在電子工程師的日常設計工作中，選擇一款合適的A/D轉換器至關重要。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的ADS7861，這是一款高性能的雙路12位A/D轉換器，在眾多領域都有著廣泛的應用。

文件下載：ads7861.pdf

一、產(chǎn)品概述

ADS7861是一款雙路、12位、500kSPS的模擬 - 數(shù)字（A/D）轉換器，采用單+5V電源供電，具有四個全差分輸入通道，分為兩對，可實現(xiàn)高速、同步信號采集。它的輸入通道具有典型的80dB共模抑制比，在高噪聲環(huán)境中表現(xiàn)出色。該轉換器包含雙路2μs逐次逼近型ADC、兩個差分采樣保持放大器、一個內(nèi)部+2.5V參考電壓源以及一個高速并行接口。

主要特性

• 高速采樣：每個通道的總吞吐量為2μs，有效采樣率可達1MHz。
• 高精度：12位分辨率，無漏碼，保證了轉換的準確性。
• 低功耗：僅40mW的功耗，適合對功耗要求較高的應用場景。
• 寬溫度范圍：工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，能適應各種惡劣環(huán)境。
• 串行接口：采用SSI串行接口，減少軟件開銷。

二、技術細節(jié)分析

（一）采樣保持部分

采樣保持放大器使ADC能夠?qū)M量程幅度的輸入正弦波精確轉換為12位精度。即使在ADC以最大吞吐量500kSPS運行時，采樣保持的輸入帶寬也大于ADC的奈奎斯特速率（奈奎斯特速率等于采樣率的一半），典型小信號帶寬為40MHz。此外，典型孔徑延遲時間為3.5ns，重復孔徑延遲值的平均偏差（孔徑抖動）通常為50ps，能夠準確捕獲交流輸入信號的相位信息。

（二）參考電壓

ADS7861內(nèi)部具有+2.5V參考電壓源，通過REFIN和REFOUT引腳引出。正常工作時，REFOUT引腳應直接連接到REFIN引腳，以提供內(nèi)部參考電壓。同時，該轉換器也支持使用1.2V至2.6V的外部參考電壓，對應全量程范圍為2.4V至5.2V。內(nèi)部參考電壓采用雙緩沖設計，可有效隔離外部負載對參考電壓的影響。

（三）模擬輸入

模擬輸入為雙極性全差分輸入，可采用單端或差分驅(qū)動方式。在單端輸入時，–IN輸入保持在共模電壓，+IN輸入圍繞該共模電壓擺動；在差分輸入時，輸入幅度為+IN和–IN之間的差值。需要注意的是，驅(qū)動+IN和–IN輸入的源輸出阻抗應匹配，否則可能會導致偏移誤差、增益誤差和線性誤差，且這些誤差會隨溫度和輸入電壓變化。此外，模擬輸入電流取決于采樣率、輸入電壓和源阻抗等因素，在采樣期間，電流用于對內(nèi)部電容陣列充電，充電完成后輸入電流為零。

（四）轉換模式與控制

ADS7861的操作可通過地址引腳M0、M1和A0配置為四種不同模式：

• 模式I（M0 = 0，M1 = 0）：雙通道操作，A0引腳用于選擇通道0和通道1。轉換由CONVST引腳觸發(fā)，將其從低電平變?yōu)楦唠娖剑O備從采樣模式切換到保持模式。數(shù)據(jù)在每個轉換的16個時鐘周期的下降沿有效。
• 模式II（M0 = 0，M1 = 1）：僅通過串行數(shù)據(jù)A引腳輸出數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)B輸出在轉換后進入三態(tài)。完成一次轉換需要32個時鐘周期，耗時4μs。
• 模式III（M0 = 1，M1 = 0）：依次循環(huán)通過通道0和通道1，A0引腳被忽略，串行輸出A和B均處于活動模式。
• 模式IV（M0 = 1，M1 = 1）：與模式II類似，僅使用串行A輸出線傳輸數(shù)據(jù)，串行B輸出在M1變?yōu)楦唠娖胶蟮牡谝淮无D換后進入三態(tài)。

三、實際應用考慮

（一）數(shù)據(jù)讀取

在實際設計中，CONVST引腳和RD引腳通常連接在一起，若有需要也可分開。串行輸出引腳（A和B）上的數(shù)據(jù)在RD上升沿后的第三個SCLK上升沿后變得有效，數(shù)據(jù)輸出格式可參考相關表格。

（二）布局設計

為了實現(xiàn)ADS7861的最佳性能，電路板的物理布局至關重要。由于基本SAR架構對電源、參考電壓、接地連接和數(shù)字輸入上的毛刺或突然變化較為敏感，因此在設計時應確保電源干凈且經(jīng)過良好的旁路處理。建議在靠近器件的位置放置0.1μF陶瓷旁路電容，并使用1μF至10μF的電容進行進一步濾波。同時，應將GND引腳連接到干凈的接地點，避免與微控制器或數(shù)字信號處理器的接地端過于靠近。

四、應用領域

ADS7861憑借其高性能和寬溫度范圍，適用于多種應用場景，如電機控制、多軸定位系統(tǒng)和三相電源控制等。在這些應用中，它能夠準確地采集和轉換模擬信號，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

五、總結

ADS7861是一款功能強大、性能卓越的12位A/D轉換器，具有高速采樣、高精度、低功耗和寬溫度范圍等優(yōu)點。在設計過程中，我們需要充分考慮其技術細節(jié)，合理選擇轉換模式和控制方式，并注重電路板的布局設計，以確保其在實際應用中發(fā)揮最佳性能。希望本文能夠為電子工程師們在使用ADS7861進行設計時提供一些有價值的參考。

你在使用ADS7861的過程中遇到過哪些問題呢？或者你對它的應用有什么獨特的見解？歡迎在評論區(qū)留言分享！