在電子工程師的日常工作中，A/D轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天，我們就來詳細(xì)探討一下TI公司的ADC084S101這款4通道、500 ksps到1 Msps的8位A/D轉(zhuǎn)換器。

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產(chǎn)品概述

ADC084S101是一款低功耗的四通道CMOS 8位A/D轉(zhuǎn)換器，具備高速串行接口。與傳統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器僅在單一采樣率下規(guī)定性能不同，ADC084S101在500 ksps到1 Msps的采樣率范圍內(nèi)都有完整的性能參數(shù)。它采用逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，并內(nèi)置跟蹤保持電路，最多可接受4路輸入信號。輸出的串行數(shù)據(jù)為直二進(jìn)制格式，兼容SPI?、QSPI?、MICROWIRE和許多常見的DSP串行接口。

產(chǎn)品特性與關(guān)鍵規(guī)格

特性

• 多采樣率范圍：在500 ksps到1 Msps的采樣率范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作。
• 四輸入通道：可同時(shí)處理4路模擬輸入信號。
• 可變電源管理：單電源供電，電壓范圍為2.7V - 5.25V，能有效降低功耗。

關(guān)鍵規(guī)格

引腳說明

模擬輸入引腳（IN1 - IN4）

引腳4 - 7為模擬輸入引腳，輸入信號范圍為0V到VA。這些引腳可連接不同的模擬信號源，實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集。

數(shù)字輸入輸出引腳

• SCLK（引腳10）：數(shù)字時(shí)鐘輸入，直接控制轉(zhuǎn)換和讀出過程。時(shí)鐘信號的頻率和占空比會影響轉(zhuǎn)換速度和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序。
• DOUT（引腳9）：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出，輸出樣本在SCLK引腳的下降沿從該引腳時(shí)鐘輸出。數(shù)據(jù)以串行方式傳輸，方便與其他數(shù)字設(shè)備連接。
• DIN（引腳8）：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，ADC084S101的控制寄存器通過該引腳在SCLK引腳的上升沿加載數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^該引腳設(shè)置轉(zhuǎn)換器的工作模式和通道選擇。
• CS（引腳1）：芯片選擇，CS引腳的下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換過程，只要CS保持低電平，轉(zhuǎn)換就會持續(xù)進(jìn)行。同時(shí)，CS還可作為輸出使能信號，控制DOUT引腳的數(shù)據(jù)輸出。

電源引腳

• VA（引腳2）：正電源引腳，應(yīng)連接到穩(wěn)定的+2.7V到+5.25V電源，并通過一個(gè)1 uF電容和一個(gè)0.1 uF單片電容旁路到GND，以減少電源噪聲。
• GND（引腳3）：電源和信號的接地引腳。

電氣特性

靜態(tài)特性

• 分辨率：8位，無丟失碼，能提供較高的轉(zhuǎn)換精度。
• INL和DNL：積分非線性（INL）和差分非線性（DNL）的典型值分別為±0.13 LSB和±0.10 LSB，保證了轉(zhuǎn)換的線性度。
• 偏移誤差和滿量程誤差：偏移誤差（VoFF）和滿量程誤差（FSE）的典型值分別為+0.53 LSB和0.52 LSB，通道間的偏移誤差匹配（OEM）和滿量程誤差匹配（FSEM）的典型值均為0.005 LSB，確保了通道間的一致性。

動(dòng)態(tài)特性

• SINAD和SNR：信號與噪聲加失真比（SINAD）和信號與噪聲比（SNR）的典型值均為49.6 dB，能有效抑制噪聲干擾。
• THD和SFDR：總諧波失真（THD）的典型值為 -75 dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）的典型值為67 dB，保證了輸出信號的純凈度。
• ENOB：有效位數(shù)（ENOB）的典型值為7.9位，反映了轉(zhuǎn)換器的實(shí)際性能。

電源特性

• 供電電壓：VA供電電壓范圍為2.7V（最小值）到5.25V（最大值）。
• 功耗：正常模式下，5.25V供電時(shí)的功耗為9.6 mW，關(guān)機(jī)模式下功耗可低至0.12 μW（3.6V供電），具有良好的電源管理能力。

應(yīng)用信息

工作原理

ADC084S101基于電荷分配數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）設(shè)計(jì)，采用逐次逼近算法進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。當(dāng)CS引腳為低電平時(shí)，前3個(gè)SCLK周期為跟蹤模式，ADC采集輸入電壓；第4到第16個(gè)SCLK周期為保持/轉(zhuǎn)換模式，完成轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)從DOUT引腳輸出。

使用方法

• 時(shí)序控制：CS引腳的下降沿啟動(dòng)一個(gè)串行幀，每個(gè)幀必須包含整數(shù)倍的16個(gè)SCLK上升沿。在每個(gè)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，數(shù)據(jù)通過DIN引腳寫入控制寄存器，指定下一次轉(zhuǎn)換的多路復(fù)用器地址。
• 電源管理：CS引腳為高電平時(shí)，ADC進(jìn)入掉電模式，可有效降低功耗。用戶可通過調(diào)整轉(zhuǎn)換頻率來平衡吞吐量和功耗。

典型應(yīng)用電路

在典型應(yīng)用中，可使用TI的LP2950低壓差電壓調(diào)節(jié)器為ADC084S101提供電源，并通過電容網(wǎng)絡(luò)對電源引腳進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲。同時(shí)，應(yīng)使用專用的線性穩(wěn)壓器或提供足夠的去耦措施，確保ADC的性能不受電源噪聲影響。

注意事項(xiàng)

絕對最大額定值

在使用ADC084S101時(shí)，需注意各引腳的電壓和電流不能超過絕對最大額定值，否則可能會損壞器件。例如，電源電壓VA的范圍為 -0.3V到6.5V，任何引腳到GND的電壓范圍為 -0.3V到VA +0.3V。

靜電防護(hù)

該器件的內(nèi)置ESD保護(hù)有限，在存儲或處理過程中，應(yīng)將引腳短接或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

總結(jié)

ADC084S101是一款性能優(yōu)異的8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有多通道、寬采樣率范圍、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于便攜式系統(tǒng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、儀器儀表和控制系統(tǒng)等多種應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需根據(jù)具體需求合理選擇電源、控制時(shí)序，并注意靜電防護(hù)和電源噪聲等問題，以充分發(fā)揮該器件的性能優(yōu)勢。你在使用A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。