在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要，它直接影響著系統(tǒng)的性能和精度。ADS7852作為一款由德州儀器（Texas Instruments）推出的12位、8通道、并行輸出的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），憑借其出色的特性和廣泛的應(yīng)用場景，成為眾多工程師的理想之選。今天，我們就來深入探討一下ADS7852的相關(guān)特性、工作原理、應(yīng)用場景以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、ADS7852特性概覽

高性能指標(biāo)

ADS7852具有多項(xiàng)令人矚目的特性。它擁有2.5V內(nèi)部參考電壓，8個(gè)輸入通道，采樣率高達(dá)500kHz，單5V電源供電，積分線性誤差（INL）和微分線性誤差（DNL）僅為±1 LSB，無漏碼現(xiàn)象，信納比（SINAD）達(dá)到70dB。這些特性保證了它在數(shù)據(jù)采集過程中的高精度和高可靠性。

低功耗設(shè)計(jì)

在功耗方面，ADS7852表現(xiàn)出色。在500kHz吞吐量的典型工作情況下，功耗僅為13mW。此外，它還具備休眠模式（nap mode）和睡眠模式（sleep mode），能夠進(jìn)一步將功耗降低至2mW，這對(duì)于需要長時(shí)間工作且對(duì)功耗敏感的應(yīng)用來說非常關(guān)鍵。

應(yīng)用場景廣泛

由于其低功耗和小尺寸的特點(diǎn)，ADS7852非常適合多通道應(yīng)用。它廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器、高速數(shù)據(jù)采集以及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等領(lǐng)域，能夠滿足這些領(lǐng)域?qū)Ω呔葦?shù)據(jù)采集和低功耗的需求。

封裝形式與溫度范圍

ADS7852采用TQFP - 32封裝，這使得它在PCB布局上更加靈活。并且，它在 - 40°C至 + 85°C的溫度范圍內(nèi)能夠完全滿足規(guī)格要求并得到保證，這意味著它可以在較為惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。

二、ADS7852的關(guān)鍵參數(shù)與配置

絕對(duì)最大額定值

在使用ADS7852時(shí)，我們需要關(guān)注其絕對(duì)最大額定值，以避免對(duì)器件造成永久性損壞。例如，模擬輸入電壓范圍為 - 0.3V至（V + 1.3V），電源電壓范圍為 - 0.3V至6V，最大功耗為325mW，最大結(jié)溫為 + 150°C等。在設(shè)計(jì)過程中，必須確保所有參數(shù)都在這些額定值范圍內(nèi)。

通道選擇

ADS7852的通道選擇通過地址引腳A0、A1和A2來實(shí)現(xiàn)。通過不同的二進(jìn)制組合，我們可以選擇8個(gè)不同的模擬輸入通道。這為多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了便利，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇采集的通道。

電氣特性

ADS7852的電氣特性涵蓋了分辨率、模擬輸入、直流精度、采樣動(dòng)態(tài)、交流精度、參考輸出、參考輸入、數(shù)字輸入/輸出以及電源供應(yīng)要求等多個(gè)方面。以下是一些關(guān)鍵參數(shù)的簡單介紹：

• 分辨率：12位，能夠提供較高的精度。
• 模擬輸入：輸入電壓范圍為0V至5V，輸入阻抗為5MΩ，輸入電容為15pF，輸入泄漏電流為±1μA。
• 直流精度：積分線性誤差和微分線性誤差僅為±1LSB，增益誤差為±1LSB，這些參數(shù)保證了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 采樣動(dòng)態(tài)：轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.5個(gè)時(shí)鐘周期，通過速率達(dá)到500kHz，能夠滿足高速數(shù)據(jù)采集的需求。

三、ADS7852的工作原理

高速逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)

ADS7852采用高速逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，基于電容重新分配的原理，本身就包含了采樣/保持功能。這種架構(gòu)使得它在轉(zhuǎn)換速度和精度之間取得了很好的平衡。

外部時(shí)鐘要求

ADS7852需要一個(gè)外部時(shí)鐘來運(yùn)行轉(zhuǎn)換過程，時(shí)鐘頻率范圍為200kHz至8MHz。時(shí)鐘的占空比并不重要，但最小高電平和低電平時(shí)間至少為50ns，時(shí)鐘周期至少為125ns。時(shí)鐘頻率的選擇會(huì)影響到轉(zhuǎn)換速度和精度，工程師需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理選擇。

模擬輸入與參考電壓

ADS7852具有8個(gè)單端模擬輸入通道，通過地址引腳選擇通道。模擬輸入范圍由VREF引腳的電壓設(shè)定，內(nèi)部參考電壓為2.5V時(shí)，輸入范圍為0V至5V；也可以使用外部參考電壓，范圍為2.0V至2.55V，對(duì)應(yīng)的輸入電壓范圍為4.0V至5.1V。參考電壓的穩(wěn)定性對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度至關(guān)重要，因此需要對(duì)VREF引腳進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐月诽幚怼?/p>

四、ADS7852的操作流程

啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的過程相對(duì)簡單。當(dāng)WR引腳（引腳27）拉低至少35ns，同時(shí)A0、A1、A2和CS引腳有有效信號(hào)時(shí)，在WR引腳拉低后外部時(shí)鐘的第一個(gè)上升沿，ADS7852將進(jìn)入轉(zhuǎn)換模式。轉(zhuǎn)換過程需要13.5個(gè)時(shí)鐘周期，其中2.5個(gè)時(shí)鐘周期用于采樣。在轉(zhuǎn)換過程中，BUSY引腳（引腳28）會(huì)輸出低電平，轉(zhuǎn)換完成后BUSY引腳會(huì)拉高，此時(shí)12位輸出數(shù)據(jù)在引腳15至26上有效。

讀取數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)讀取操作在轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行。當(dāng)BUSY引腳拉高至少t14秒后，將CS和RD引腳拉低至少25ns，即可使能12位輸出總線。數(shù)據(jù)在CS和RD引腳拉低30ns后有效，并在CS和RD引腳拉高后20ns內(nèi)保持有效。

電源管理模式

ADS7852具有兩種不同的電源管理模式：休眠模式（Nap mode）和睡眠模式（Sleep mode）。在休眠模式下，除了電壓參考外，所有模擬和數(shù)字電路都斷電；在睡眠模式下，設(shè)備完全斷電。睡眠模式功耗最低，但從睡眠模式恢復(fù)需要一定時(shí)間，可能會(huì)導(dǎo)致輸出數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)無效。而休眠模式由于保持了VREF引腳的電壓，終止后可以立即進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。通過控制RD和地址引腳A0、A1的狀態(tài)，可以選擇進(jìn)入不同的電源管理模式或返回正常采樣模式。

五、ADS7852的布局設(shè)計(jì)要點(diǎn)

避免干擾

由于ADS7852的基本SAR架構(gòu)對(duì)電源、參考、接地連接和數(shù)字輸入上的毛刺或突然變化比較敏感，因此在布局設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意。在進(jìn)行單次轉(zhuǎn)換時(shí)，存在多個(gè)“窗口”，外部瞬態(tài)電壓可能會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。這些毛刺可能來自開關(guān)電源、附近的數(shù)字邏輯或高功率設(shè)備。因此，為了保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要確保電源干凈且經(jīng)過良好的旁路處理。

電源旁路

為了減少電源噪聲對(duì)ADS7852的影響，應(yīng)在靠近器件的位置放置一個(gè)0.1μF的陶瓷旁路電容，同時(shí)建議使用一個(gè)1μF至10μF的電容。如果電源噪聲較大，還可以使用更大的電容和一個(gè)5Ω或10Ω的串聯(lián)電阻進(jìn)行低通濾波。

參考電壓處理

VREF引腳的處理也非常關(guān)鍵。由于轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生毛刺，參考源必須能夠處理這些毛刺。無論參考電壓是內(nèi)部還是外部的，都應(yīng)使用一個(gè)0.1μF的電容對(duì)VREF引腳進(jìn)行旁路。如果需要，還可以使用一個(gè)更大的電容。如果參考電壓來自外部運(yùn)放，要確保它能夠驅(qū)動(dòng)旁路電容而不產(chǎn)生振蕩。

接地設(shè)計(jì)

GND引腳應(yīng)連接到干凈的接地點(diǎn)，通常是“模擬”地。應(yīng)避免將其連接到靠近微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器的接地點(diǎn)。如果需要，可以直接從轉(zhuǎn)換器引出一條接地走線到電源入口點(diǎn)。理想的布局應(yīng)包括一個(gè)專門用于轉(zhuǎn)換器和相關(guān)模擬電路的模擬接地平面。

六、總結(jié)

ADS7852作為一款高性能的12位8通道ADC，憑借其出色的特性、靈活的配置和低功耗設(shè)計(jì)，在多通道數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在使用ADS7852進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要深入了解其各項(xiàng)參數(shù)、工作原理和布局要點(diǎn)，以確保設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地工作。同時(shí)，合理利用其電源管理模式，可以有效降低系統(tǒng)功耗，延長設(shè)備的使用壽命。希望本文能夠?yàn)楦魑还こ處熢谑褂肁DS7852進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有價(jià)值的參考。

你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似ADC的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)？對(duì)于ADS7852的這些特性，你認(rèn)為哪些在你的項(xiàng)目中最為關(guān)鍵呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。