在電子工程師的日常工作中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是不可或缺的關(guān)鍵組件，它能夠?qū)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/analog/" target="_blank">模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，為后續(xù)的數(shù)字處理提供基礎(chǔ)。今天，我們就來詳細(xì)探討一下德州儀器（TI）推出的ADS8323，這是一款16位、500kSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有諸多出色的特性和廣泛的應(yīng)用場景。

文件下載：ads8323.pdf

一、產(chǎn)品概述

ADS8323是一款帶有內(nèi)部2.5V參考的16位、500kSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它采用了基于電容的逐次逼近寄存器（SAR）ADC架構(gòu)，具備固有的采樣保持功能。該器件提供了全16位接口，也支持8位選項(xiàng)，可通過兩個(gè)讀取周期讀取數(shù)據(jù)。ADS8323采用TQFP - 32封裝，適用于工業(yè)級(jí) - 40°C至 + 85°C的溫度范圍。

產(chǎn)品特性

• 高速并行接口：支持高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足快速數(shù)據(jù)采集的需求。
• 500kSPS采樣率：能夠以較高的速率對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，適用于高速信號(hào)處理。
• 低功耗：在500kSPS采樣率下僅消耗85mW的功率，有助于降低系統(tǒng)功耗。
• 雙極性輸入范圍：可以處理雙極性信號(hào)，增加了應(yīng)用的靈活性。

應(yīng)用場景

• 高速數(shù)據(jù)采集：在需要快速采集大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，如測試測量設(shè)備、數(shù)據(jù)記錄儀等。
• 光功率監(jiān)測：用于監(jiān)測光信號(hào)的功率，確保光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 電機(jī)控制：為電機(jī)控制系統(tǒng)提供精確的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制。
• 自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）：在ATE系統(tǒng)中對各種模擬信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

二、技術(shù)參數(shù)詳解

1. 絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于正確使用和保護(hù)器件至關(guān)重要。ADS8323的絕對最大額定值包括電源電壓、模擬輸入電壓范圍、參考輸入電壓等。例如，電源電壓（DGND到DVDD和AGND到AVDD）的范圍為 - 0.3V至6V，模擬輸入電壓范圍為AGND - 0.3V至AVDD + 0.3V。在實(shí)際應(yīng)用中，必須確保輸入信號(hào)和電源電壓在這些額定值范圍內(nèi)，否則可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞。

2. 推薦工作條件

為了使ADS8323達(dá)到最佳性能，需要遵循推薦的工作條件。推薦的電源電壓（AVDD和DVDD）范圍為4.75V至5.25V，外部參考電壓范圍為1.5V至2.55V。同時(shí)，要注意AVDD和DVDD端子之間的電壓差不能超過0.3V，以保證性能指標(biāo)的穩(wěn)定。

3. 電氣特性

ADS8323的電氣特性涵蓋了分辨率、模擬輸入特性、采樣動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性等多個(gè)方面。

• 分辨率：達(dá)到16位，能夠提供高精度的信號(hào)轉(zhuǎn)換。
• 模擬輸入特性：包括電容、無失碼、積分線性誤差、差分線性誤差等。例如，電容為25pF，無失碼位數(shù)為14位（ADS8323Y）或15位（ADS8323YB）。
• 采樣動(dòng)態(tài)特性：轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.6μs，采集時(shí)間為350ns，吞吐量率為500kSPS，能夠快速準(zhǔn)確地完成信號(hào)采樣和轉(zhuǎn)換。
• 動(dòng)態(tài)特性：總諧波失真（THD）在100kHz、5Vpp輸入時(shí)為 - 90dB（ADS8323Y）或 - 93dB（ADS8323YB），顯示了良好的動(dòng)態(tài)性能。

三、工作原理

1. 基本工作流程

ADS8323需要一個(gè)外部時(shí)鐘來運(yùn)行轉(zhuǎn)換過程，時(shí)鐘頻率可以在25kHz（1.25kHz吞吐量）至10MHz（500kSPS吞吐量）之間變化。當(dāng)CONVST引腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸入數(shù)據(jù)立即進(jìn)入保持模式，隨后在時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后，BUSY信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)可以通過將RD和CS引腳置低來讀取數(shù)據(jù)。

2. 采樣保持部分

采樣保持電路允許ADC以16位分辨率準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換滿量程幅度的輸入正弦波。即使在ADC以最大吞吐量500kSPS運(yùn)行時(shí)，采樣保持的輸入帶寬也大于ADC的奈奎斯特速率。典型的小信號(hào)帶寬為20MHz，典型的孔徑延遲時(shí)間為10ns，孔徑抖動(dòng)為30ps，這些特性確保了ADS8323能夠在精確的時(shí)刻準(zhǔn)確捕獲交流輸入信號(hào)。

3. 參考部分

ADS8323可以使用內(nèi)部2.5V參考，也可以使用1.5V至2.55V的外部參考。如果使用內(nèi)部參考，REF_OUT引腳應(yīng)直接連接到REFIN引腳。內(nèi)部參考是雙緩沖的，能夠?yàn)橥獠控?fù)載提供穩(wěn)定的參考電壓。

4. 模擬輸入部分

模擬輸入是雙極性和全差分的，可以采用單端或差分方式驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí)， - IN輸入保持在共模電壓， + IN輸入圍繞該共模電壓擺動(dòng)。需要注意的是， + IN和 - IN之間的最大差分電壓為VREF。

四、數(shù)字接口與控制

1. 時(shí)鐘要求

外部時(shí)鐘（CLOCK）控制CDAC的轉(zhuǎn)換速率，時(shí)鐘頻率在25kHz至10MHz之間，時(shí)鐘周期至少為100ns，高電平和低電平時(shí)間至少為40ns。

2. BUSY信號(hào)

BUSY信號(hào)用于指示轉(zhuǎn)換狀態(tài)。初始時(shí)，BUSY輸出為低電平。當(dāng)CONVST輸入變?yōu)榈碗娖角肄D(zhuǎn)換開始后，最多25ns后BUSY輸出變?yōu)楦唠娖?，轉(zhuǎn)換期間保持高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后最多25ns后變?yōu)榈碗娖健?/p>

3. BYTE信號(hào)

BYTE信號(hào)用于選擇輸出數(shù)據(jù)的格式。如果BYTE為低電平，輸出數(shù)據(jù)以完整的16位字形式出現(xiàn)在DB15 - DB0上；如果只有8位總線可用，可以通過兩次讀取來獲取數(shù)據(jù)，第一次BYTE為低電平讀取低8位，第二次BYTE為高電平讀取高8位。

五、布局注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)ADS8323的電路布局時(shí)，需要特別注意以下幾點(diǎn)：

• 參考電壓：由于參考電壓是內(nèi)部緩沖的，外部參考源應(yīng)能夠驅(qū)動(dòng)旁路電容而不產(chǎn)生振蕩。建議從引腳31直接連接一個(gè)0.1μF的旁路電容到地。
• 接地：AGND和DGND引腳應(yīng)連接到干凈的接地點(diǎn)，最好是模擬地。避免與微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器的接地點(diǎn)過近，必要時(shí)可以直接從轉(zhuǎn)換器連接一條接地走線到電源入口點(diǎn)。
• 電源：VDD應(yīng)連接到一個(gè)獨(dú)立的 + 5V電源平面或走線，直到在電源入口點(diǎn)與數(shù)字邏輯的連接匯合。在器件附近應(yīng)放置一個(gè)0.1μF的陶瓷旁路電容，還可以添加一個(gè)1μF至10μF的電容。如果需要，可以使用更大的電容和5Ω或10Ω的串聯(lián)電阻對嘈雜的電源進(jìn)行低通濾波。

六、總結(jié)

ADS8323是一款性能出色的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有高速采樣、低功耗、雙極性輸入等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場景。在使用過程中，工程師需要嚴(yán)格遵循其技術(shù)參數(shù)和工作條件，合理設(shè)計(jì)電路布局，以確保器件的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，通過對其數(shù)字接口和控制信號(hào)的正確使用，可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集和處理。你在使用ADS8323或其他類似ADC時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。