在電子工程師的日常工作中，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是至關(guān)重要的組件，它能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的ADC082S101這款2通道、500 ksps至1 Msps的8位A/D轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

ADC082S101是一款低功耗、兩通道CMOS 8位模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器，具備高速串行接口。與傳統(tǒng)僅在單一采樣率下規(guī)定性能的做法不同，它在500 ksps至1 Msps的采樣率范圍內(nèi)都有完整的性能指標(biāo)。該轉(zhuǎn)換器基于逐次逼近寄存器架構(gòu)，內(nèi)置跟蹤保持電路，可配置為接受一個(gè)或兩個(gè)輸入信號。其輸出串行數(shù)據(jù)為直接二進(jìn)制格式，與SPI?、QSPI?、MICROWIRE和許多常見的DSP串行接口兼容。

特點(diǎn)

1. 寬采樣率范圍：在500 ksps至1 Msps的采樣率范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作，為不同應(yīng)用場景提供了更多選擇。
2. 雙輸入通道：可同時(shí)處理兩個(gè)模擬輸入信號，增加了系統(tǒng)的靈活性。
3. 可變電源管理：單電源供電，電壓范圍為2.7V - 5.25V，能根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整電源，降低功耗。

關(guān)鍵規(guī)格

應(yīng)用領(lǐng)域

1. 便攜式系統(tǒng)：低功耗特性使其非常適合用于電池供電的便攜式設(shè)備，如手持儀器、可穿戴設(shè)備等。
2. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集：能夠準(zhǔn)確采集遠(yuǎn)程傳感器的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸和處理。
3. 儀器儀表和控制系統(tǒng)：在工業(yè)自動(dòng)化、測試測量等領(lǐng)域，為系統(tǒng)提供高精度的模擬信號轉(zhuǎn)換功能。

二、引腳說明

三、電氣特性

靜態(tài)特性

ADC082S101的分辨率為8位，無丟失碼。其積分非線性（INL）典型值為±0.13 LSB，差分非線性（DNL）典型值為±0.10 LSB，偏移誤差（VOFF）典型值為+0.53 LSB，通道間偏移誤差匹配（OEM）典型值為0.005 LSB，滿量程誤差（FSE）典型值為0.52 LSB，通道間滿量程誤差匹配（FSEM）典型值為0.005 LSB。

動(dòng)態(tài)特性

在信號 - 噪聲加失真比（SINAD）、信噪比（SNR）、總諧波失真（THD）、無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）和有效位數(shù)（ENOB）等方面都有出色的表現(xiàn)。例如，SINAD典型值為49.6 dB，SNR典型值為49.6 dB，THD典型值為 - 75 dB，SFDR典型值為67 dB，ENOB典型值為7.9位。

模擬輸入特性

輸入范圍為0至VA，直流泄漏電流（IDCL）最大為±1 μA，輸入電容在跟蹤模式下典型值為33 pF，保持模式下典型值為3 pF。

數(shù)字輸入輸出特性

數(shù)字輸入高電壓（VIH）在VA = +5.25V時(shí)最小值為2.4V，在VA = +3.6V時(shí)最小值為2.1V；數(shù)字輸入低電壓（VIL）最大值為0.8V；輸入電流（IN）在VIN = 0V或VA時(shí)最大為±10 μA；數(shù)字輸入電容（CIND）最大為4 pF。數(shù)字輸出高電壓（VoH）在ISOURCE = 200 μA時(shí)最小值為VA - 0.03V，輸出低電壓（VoL）在ISOURCE = 1 mA時(shí)為VA - 0.1V，在ISINK = 200 μA時(shí)最大值為0.4V；三態(tài)泄漏電流（loZH, loZ）最大為±1 μA；三態(tài)輸出電容（CouT）最大為4 pF。

電源特性

電源電壓范圍為2.7V至5.25V，正常模式下（CS低電平），在VA = +5.25V、采樣率為1 Msps、輸入頻率為40 kHz時(shí)，電源電流（IA）最大為2.4 mA；在VA = +3.6V、采樣率為1 Msps、輸入頻率為40 kHz時(shí)，電源電流最大為1.2 mA。關(guān)機(jī)模式下（CS高電平），在VA = +5.25V和VA = +3.6V時(shí)，電源電流均為200 nA。正常模式下功耗在VA = +5.25V時(shí)最大為12.6 mW，在VA = +3.6V時(shí)最大為4.3 mW；關(guān)機(jī)模式下功耗在VA = +5.25V時(shí)為0.35 μW，在VA = +3.6V時(shí)為0.12 μW。

四、時(shí)序規(guī)格

ADC082S101的時(shí)序規(guī)格對于正確使用該芯片至關(guān)重要。例如，SCLK高電平到CS下降沿的建立時(shí)間（tcsu）在VA = +3.0V時(shí)最小值為10 ns，在VA = +5.0V時(shí)最小值為 - 0.5 ns；SCLK低電平到CS下降沿的保持時(shí)間（tCLH）在VA = +3.0V時(shí)最小值為4.5 ns，在VA = +5.0V時(shí)最小值為1.5 ns。數(shù)據(jù)訪問時(shí)間（tACC）在VA = +3.0V時(shí)最大值為30 ns，在VA = +5.0V時(shí)最大值為15 ns。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須嚴(yán)格遵守這些時(shí)序要求，以確保芯片正常工作。

五、工作原理

ADC082S101基于逐次逼近寄存器架構(gòu)，其工作過程分為跟蹤和保持兩個(gè)模式。在跟蹤模式下，開關(guān)SW1將采樣電容連接到兩個(gè)模擬輸入通道之一，SW2平衡比較器輸入；在保持模式下，SW1將采樣電容連接到地，保持采樣電壓，SW2使比較器失衡?？刂七壿嬛甘倦姾稍俜峙?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/dac/" target="_blank">DAC向采樣電容添加固定量的電荷，直到比較器平衡，此時(shí)提供給DAC的數(shù)字字就是模擬輸入電壓的數(shù)字表示。

六、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

模擬輸入設(shè)計(jì)

ADC082S101的模擬輸入通道有等效電路，其中二極管D1和D2提供ESD保護(hù)，但不能用于鉗位輸入信號。為了獲得最佳性能，應(yīng)使用低阻抗源驅(qū)動(dòng)ADC，以消除采樣電容充電引起的失真，特別是在采樣交流信號時(shí)。同時(shí)，使用帶通或低通濾波器可以減少諧波和噪聲，提高動(dòng)態(tài)性能。

數(shù)字輸入輸出設(shè)計(jì)

數(shù)字輸出DOUT受電源電壓VA限制，不能超過該電壓。數(shù)字輸入引腳不易發(fā)生閂鎖，但不建議在VA之前對SCLK、CS和DIN進(jìn)行斷言。

電源設(shè)計(jì)

電源電壓VA的波動(dòng)會(huì)影響ADC的性能，特別是對SNR和SINAD的影響較大。為了減少電源噪聲，應(yīng)盡量減小輸出負(fù)載電容。如果負(fù)載電容大于50 pF，可在ADC輸出端使用一個(gè)100 Ω的串聯(lián)電阻，以限制輸出電容的充放電電流，提高噪聲性能。

功率管理

通過合理調(diào)整采樣率和工作模式，可以實(shí)現(xiàn)吞吐量和功耗的平衡。在不需要高吞吐量時(shí)，可以降低采樣率，將ADC置于關(guān)機(jī)模式，以降低功耗。

七、總結(jié)

ADC082S101是一款性能出色的8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有寬采樣率范圍、低功耗、雙輸入通道等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要充分考慮其引腳功能、電氣特性、時(shí)序規(guī)格和工作原理，合理設(shè)計(jì)模擬輸入、數(shù)字輸入輸出和電源部分，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。同時(shí)，通過有效的功率管理，可以在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，降低功耗，延長設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。希望本文能為電子工程師在使用ADC082S101進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有用的參考。你在使用ADC082S101的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。