在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接現(xiàn)實(shí)世界模擬信號(hào)與數(shù)字系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的一款優(yōu)秀產(chǎn)品——ADC122S051/ADC122S051Q 2通道、200 ksps至500 ksps 12位A/D轉(zhuǎn)換器。

文件下載：adc122s051.pdf

產(chǎn)品概述

ADC122S051/ADC122S051Q是一款低功耗、雙通道CMOS 12位模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器，配備高速串行接口。與傳統(tǒng)僅在單一采樣率下規(guī)定性能的做法不同，它在200 ksps至500 ksps的采樣率范圍內(nèi)都有全面的性能指標(biāo)。該轉(zhuǎn)換器基于逐次逼近寄存器（SAR）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(hào)。其輸出串行數(shù)據(jù)為自然二進(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

多方面優(yōu)勢(shì)顯著

• 寬采樣率范圍：在200 ksps至500 ksps的采樣率范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作，為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了靈活的選擇。
• 雙輸入通道：可同時(shí)處理兩個(gè)模擬輸入信號(hào)，滿足多信號(hào)采集的需求。
• 可變電源管理：?jiǎn)?a target="_blank">電源供電，電壓范圍為2.7V - 5.25V，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。正常工作時(shí)，3V電源下功耗約為3.0 mW，5V電源下約為10 mW；進(jìn)入掉電模式后，3V電源下功耗僅為0.14 μW，5V電源下為0.32 μW，有效降低了整體功耗。
• 汽車級(jí)應(yīng)用認(rèn)證：經(jīng)過AEC - Q100測(cè)試，符合汽車應(yīng)用要求，滿足汽車電子對(duì)可靠性和穩(wěn)定性的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，滿足AEC - Q100 - 011 C2 CDM分類，具備良好的靜電放電（ESD）防護(hù)能力。

關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

靜態(tài)特性

動(dòng)態(tài)特性

電源特性

引腳說明

工作原理

ADC122S051是基于電荷分配數(shù)模轉(zhuǎn)換器的逐次逼近型模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器。在跟蹤模式下，開關(guān)SW1通過多路復(fù)用器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，控制邏輯指示電荷分配DAC向采樣電容添加固定電荷量，直到比較器平衡，此時(shí)提供給DAC的數(shù)字字即為模擬輸入電壓的數(shù)字表示。

應(yīng)用信息

操作要點(diǎn)

• 轉(zhuǎn)換過程：CS下降沿啟動(dòng)一個(gè)串行幀，每個(gè)幀應(yīng)包含16個(gè)SCLK周期的整數(shù)倍。在CS下降后的前3個(gè)SCLK周期，ADC處于跟蹤模式，采集輸入電壓；接下來的13個(gè)SCLK周期完成轉(zhuǎn)換并輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從第5個(gè)時(shí)鐘開始以MSB優(yōu)先的方式輸出。
• 輸入選擇：每次轉(zhuǎn)換時(shí)，在CS下降后的前8個(gè)SCLK上升沿將數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入到DIN引腳，指示下一次轉(zhuǎn)換選擇的輸入通道。
• 電源管理：CS為高電平時(shí)，SCLK內(nèi)部被關(guān)斷，ADC進(jìn)入掉電模式；CS為低電平時(shí)，ADC正常工作。該ADC無需上電延遲或空轉(zhuǎn)換，上電后可立即對(duì)輸入進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，首次轉(zhuǎn)換結(jié)果為IN1的輸入。

典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用中，可使用TI的LP2950低壓差電壓調(diào)節(jié)器為ADC122S051供電。電源引腳需通過靠近ADC的電容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲對(duì)ADC性能的影響。由于ADC的參考電壓為電源電壓，建議使用專用線性穩(wěn)壓器或提供足夠的去耦措施，以確保電源干凈。也可使用精密參考源作為電源，以獲得最佳性能。

模擬輸入注意事項(xiàng)

模擬輸入通道的等效電路中，二極管D1和D2提供ESD保護(hù)，但輸入信號(hào)不應(yīng)超過(VA + 300 mV)或(GND - 300 mV)，以免ESD二極管導(dǎo)通導(dǎo)致工作異常。為獲得最佳性能，應(yīng)使用低阻抗源驅(qū)動(dòng)ADC，同時(shí)可添加帶通或低通濾波器，減少諧波和噪聲，提高動(dòng)態(tài)性能。

數(shù)字輸入輸出特性

數(shù)字輸出DOUT受電源電壓VA限制，不能超過該值。數(shù)字輸入引腳不易發(fā)生閂鎖，雖然不推薦，但SCLK、CS和DIN可在VA施加前激活，不會(huì)有閂鎖風(fēng)險(xiǎn)。

電源管理與噪聲考慮

• 電源管理：CS為低電平時(shí)，ADC完全上電；CS為高電平時(shí)，ADC完全掉電，但在一次轉(zhuǎn)換的第16個(gè)下降沿和下一次轉(zhuǎn)換的第1個(gè)下降沿之間，ADC會(huì)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式。用戶可通過減少單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)換次數(shù)來降低功耗，功率消耗與吞吐量的關(guān)系曲線接近線性，因?yàn)榈綦娔Ｊ较碌墓臉O小，實(shí)際應(yīng)用中可忽略不計(jì)。
• 電源噪聲：輸出負(fù)載電容的充放電會(huì)導(dǎo)致電源電壓變化，可能影響ADC的SNR和SINAD性能。為減少電源噪聲，應(yīng)盡量減小輸出負(fù)載電容；若負(fù)載電容大于35 pF，可在ADC輸出端靠近引腳處添加100 Ω串聯(lián)電阻，限制輸出電容的充放電電流，改善噪聲性能。

總結(jié)

ADC122S051/ADC122S051Q憑借其寬采樣率范圍、低功耗、多通道輸入和良好的抗干擾能力等優(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(chǎng)景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇電源、優(yōu)化輸入輸出電路，并注意電源管理和噪聲抑制，以充分發(fā)揮該ADC的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。