在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接影響著系統(tǒng)的性能和精度。今天，我們就來深入探討一下德州儀器（TI）的兩款高性能18位、1.25MSPS的Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）——ADS1625和ADS1626。

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產(chǎn)品概述

ADS1625和ADS1626是高速、高精度的Delta-Sigma ADC，具備18位的分辨率。它們的數(shù)據(jù)速率高達(dá)1.25MSPS，帶寬（-3dB）為615kHz，通帶紋波小于±0.0025dB（至550kHz）。這兩款器件在高速運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出色，信噪比（SNR）高達(dá)93dB，總諧波失真（THD）低至 -101dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）高達(dá)103dB。其中，ADS1626還包含一個(gè)可調(diào)節(jié)的先入先出（FIFO）緩沖器，用于輸出數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵特性

高性能指標(biāo)

• 數(shù)據(jù)速率：1.25MSPS的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力，能夠滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的需求。
• 信噪比：高達(dá)93dB的SNR，確保了在復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下能夠準(zhǔn)確地采集和轉(zhuǎn)換信號(hào)。
• 總諧波失真：低至 -101dB的THD，有效減少了信號(hào)失真，提高了信號(hào)的質(zhì)量。
• 無雜散動(dòng)態(tài)范圍：高達(dá)103dB的SFDR，保證了在存在雜散信號(hào)的情況下，仍能準(zhǔn)確地分辨出有用信號(hào)。

靈活的配置選項(xiàng)

• 可調(diào)節(jié)的FIFO（僅ADS1626）：通過FIFO_LEV[2:0]引腳可以設(shè)置FIFO的深度，為數(shù)據(jù)采集和處理提供了更多的靈活性。
• 可選的片上參考：可以選擇使用內(nèi)部或外部的電壓參考，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

寬輸入范圍和高線性度

• 寬輸入范圍：支持非常寬的輸入信號(hào)范圍，對(duì)于VREF = 3V，滿量程輸入電壓為±4.4V，降低了出現(xiàn)超出范圍信號(hào)的可能性。
• 高線性度：積分非線性（INL）和微分非線性（DNL）指標(biāo)優(yōu)秀，確保了輸出代碼的準(zhǔn)確性和線性度。

低功耗設(shè)計(jì)

• 可調(diào)節(jié)的功耗：通過外部電阻可以控制模擬功耗，在低速運(yùn)行時(shí)可以降低功耗。
• 掉電模式：通過PD引腳可以將所有電路關(guān)閉，進(jìn)一步降低功耗。

電氣特性

模擬輸入

ADS1625/6測(cè)量差分信號(hào)VIN = (AINP - AINN) ，相對(duì)于差分參考VREF = (VREFP - VREFN) 。滿量程差分輸入電壓為1.467VREF，推薦輸入范圍為±1.165VREF（-2dBFS），以實(shí)現(xiàn)最佳的模擬性能。

動(dòng)態(tài)指標(biāo)

在不同的輸入頻率和信號(hào)幅度下，ADS1625/6都能保持良好的動(dòng)態(tài)性能，如SNR、THD、SFDR等指標(biāo)都表現(xiàn)出色。

數(shù)字濾波器特性

數(shù)字濾波器具有低紋波、線性相位的特點(diǎn)，通帶范圍為0 - 550kHz，通帶紋波小于±0.0025dB，-3dB帶寬為615kHz，阻帶衰減為72dB。

引腳功能和連接

ADS1625/6采用TQFP-64封裝，引腳功能豐富，包括模擬輸入、數(shù)字輸入輸出、電源引腳等。在連接時(shí)，需要注意各個(gè)引腳的功能和特性，確保正確連接和使用。

模擬引腳

• AGND：模擬地
• AVDD：模擬電源
• AINN：負(fù)模擬輸入
• AINP：正模擬輸入
• RBIAS：用于外部模擬偏置設(shè)置電阻的端子

數(shù)字引腳

• REFEN：內(nèi)部參考使能
• PD：掉電控制
• DVDD：數(shù)字電源
• DGND：數(shù)字地
• RESET：復(fù)位數(shù)字濾波器
• CS：芯片選擇
• RD：讀使能
• OTR：模擬輸入超出范圍指示
• DRDY：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)
• DOUT[17:0]：數(shù)據(jù)輸出

FIFO引腳（僅ADS1626）

• FIFO_LEV[2:0]：設(shè)置FIFO的深度

應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)輸入電路

外部驅(qū)動(dòng)電路需要能夠處理ADS1625/6內(nèi)部開關(guān)電容的負(fù)載，推薦使用單端或差分運(yùn)算放大器來驅(qū)動(dòng)輸入。同時(shí)，需要注意輸入信號(hào)的共模電壓和絕對(duì)輸入電壓的范圍，以確保最佳性能。

參考輸入電路

ADS1625可以使用內(nèi)部或外部的電壓參考，在使用外部參考時(shí)，需要將REFEN引腳置高，同時(shí)確保外部參考電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。在使用內(nèi)部參考時(shí)，需要將REFEN引腳置低，并進(jìn)行良好的旁路處理。

時(shí)鐘輸入電路

ADS1625/6需要一個(gè)高質(zhì)量的外部時(shí)鐘信號(hào)，推薦使用晶體時(shí)鐘振蕩器作為CLK源，以確保最佳性能。同時(shí)，需要注意時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)，避免影響SNR性能。

數(shù)據(jù)處理和接口

數(shù)據(jù)格式

18位輸出數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，正常運(yùn)行時(shí)，輸出代碼范圍在200A8h至1FF57h之間。

數(shù)據(jù)檢索

數(shù)據(jù)檢索通過簡(jiǎn)單的并行接口進(jìn)行控制，DRDY輸出的下降沿表示有新數(shù)據(jù)可用。在ADS1625上，可以將CS和RD信號(hào)都置低；在ADS1626上，當(dāng)FIFO使能時(shí)，只有CS可以置低，RD需要進(jìn)行切換以操作FIFO。

復(fù)位操作

ADS1625和禁用FIFO的ADS1626可以通過將RESET引腳置低進(jìn)行異步復(fù)位；啟用FIFO的ADS1626需要不同的復(fù)位序列，具體操作可以參考文檔中的說明。

FIFO功能（僅ADS1626）

ADS1626的FIFO可以臨時(shí)存儲(chǔ)輸出數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)采集和處理提供了更多的靈活性。通過FIFO_LEV[2:0]引腳可以設(shè)置FIFO的深度，不同的設(shè)置對(duì)應(yīng)不同的DRDY周期。在使用FIFO時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的讀取和處理，避免出現(xiàn)FIFO操作中斷的情況。

功耗管理

模擬功耗

通過連接在RBIAS引腳和模擬地之間的外部電阻可以設(shè)置模擬電流水平，從而控制模擬功耗。在使用較慢的CLK頻率時(shí)，可以降低模擬電流，減少功耗。

掉電模式

當(dāng)不使用時(shí)，可以將PD引腳置低，將所有電路關(guān)閉，包括電壓參考。在退出掉電模式后，需要等待參考啟動(dòng)，并確保調(diào)制器和數(shù)字濾波器穩(wěn)定后再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

布局注意事項(xiàng)

為了實(shí)現(xiàn)ADS1625/6的最佳性能，需要注意PCB布局。使用良好的高速技術(shù)，將關(guān)鍵電容盡可能靠近引腳放置，包括模擬和參考輸入以及電源引腳的電容。同時(shí)，需要注意接地平面的設(shè)計(jì)，可以選擇單公共平面或兩個(gè)單獨(dú)的平面（模擬地和數(shù)字地），并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母綦x和連接。

應(yīng)用案例

ADS1625和ADS1626適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如科學(xué)儀器、自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、醫(yī)學(xué)成像和振動(dòng)分析等。在這些應(yīng)用中，它們的高性能和靈活性能夠滿足不同的需求，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了有力的支持。

總結(jié)

ADS1625和ADS1626是兩款非常優(yōu)秀的18位ADC，具有高速、高精度、低功耗、靈活配置等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的器件，并注意電路設(shè)計(jì)、布局和功耗管理等方面的問題，以充分發(fā)揮它們的性能優(yōu)勢(shì)。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和使用這兩款器件，為電子設(shè)計(jì)帶來更多的可能性。

你在使用ADS1625/6的過程中遇到過哪些問題？或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！