尺寸和功耗是便攜式電池供電應(yīng)用中的兩個(gè)關(guān)鍵特性。否則，僅基于這兩個(gè)特征的缺陷，可以從便攜式系統(tǒng)中設(shè)計(jì)出可接受的組件。每個(gè)人都希望更小，更小巧的手機(jī)，MP3播放器，PDA和數(shù)碼相機(jī) - 在電池充電或更換之間的時(shí)間增加。對(duì)于半導(dǎo)體制造商而言，這需要具有高性能的低功率IC以及更小封裝中的相同甚至更多功能。

在便攜式電池供電應(yīng)用中，電池壽命是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師。電池放電曲線根據(jù)電池類型和電流消耗而不同。例如，圖1顯示了具有三個(gè)典型電流負(fù)載的鋰/ MnO 2 （初級(jí)）電池的典型放電曲線。他們表明，必須提供的電流越高，電池的壽命就越短。由于即使少量電流也會(huì)縮短電池的使用壽命，最大限度地減少系統(tǒng)組件在不運(yùn)行時(shí)或在運(yùn)行期間可能的靜態(tài)電流 - 可以延長(zhǎng)電池壽命。

如今，幾乎每一個(gè)銷售到電池供電設(shè)備市場(chǎng)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）提供了一種斷電模式作為標(biāo)準(zhǔn)功能。用于將ADC置于關(guān)斷狀態(tài)的技術(shù)及其有效性因器件而異。

有些ADC具有專用的關(guān)斷引腳，可將器件轉(zhuǎn)換為關(guān)斷模式。這種方法的缺點(diǎn)是額外的引腳會(huì)導(dǎo)致ADC的引腳數(shù)增加，從而增加封裝尺寸。其他ADC（如AD7887）需要寫(xiě)到板載控制寄存器才能產(chǎn)生掉電狀態(tài)。多通道ADC通常就是這種情況，其中內(nèi)部寄存器用于通道選擇和模式選擇。該板載寄存器還意味著額外的DATA IN串行接口引腳。

為了減少引腳數(shù)量，一些最近的ADC使用標(biāo)準(zhǔn)接口線來(lái)實(shí)現(xiàn)掉電模式;一個(gè)例子是12位，1 MSPS AD7476A，采用纖巧的6引腳SC-70封裝。

AD7476A的3線只讀串行接口不僅可以控制轉(zhuǎn)換過(guò)程并訪問(wèn)ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果，還可以用來(lái)建立器件的不同工作模式。通過(guò)在轉(zhuǎn)換期間控制 CS （轉(zhuǎn)換開(kāi)始）的狀態(tài)來(lái)選擇操作模式。這樣做的好處是，更改模式所需的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)串行接口信號(hào)。

串行接口由 CS ，SCLK和SDATA線組成。正常轉(zhuǎn)換需要16個(gè)串行時(shí)鐘脈沖才能完成。 CS 信號(hào)用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換并構(gòu)建16個(gè)串行時(shí)鐘幀。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后， CS 拉高的時(shí)間將決定AD7476A是否進(jìn)入掉電模式 - 或者，如果已經(jīng)斷電模式，AD7476A是否恢復(fù)正常工作。使用來(lái)自微控制器的標(biāo)準(zhǔn)8或16脈沖SCLK脈沖串或來(lái)自DSP的任何長(zhǎng)度的成幀信號(hào)，可以輕松地改變操作模式。

圖2顯示了時(shí)序正常轉(zhuǎn)換期間的圖表，圖3顯示了如何通過(guò)控制 CS 信號(hào)進(jìn)入掉電模式。這種工作模式旨在提供靈活的電源管理選項(xiàng)，并最大限度地降低不同應(yīng)用要求的功耗。

為降低功耗并延長(zhǎng)電池壽命，AD7476A應(yīng)該是在轉(zhuǎn)換之間或幾次轉(zhuǎn)換之后進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

有關(guān)AD7476A的更多信息

AD7476A是一款12位逐次逼近型（SAR型）ADC，采用2.35 V至5.25 V電源供電，吞吐速率最高可達(dá)1 MSPS。 AD7476A結(jié)合了CMOS技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，可在高吞吐速率下實(shí)現(xiàn)低功耗。

AD7476A在周期時(shí)間內(nèi)的平均功耗由其在全功率狀態(tài)（運(yùn)行）中花費(fèi)的時(shí)間百分比確定，與在低功率狀態(tài)（功率下降）中花費(fèi)的時(shí)間間隔相比較。掉電所花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)，平均功耗就越低。

為了實(shí)現(xiàn)AD7476A的最低功耗，應(yīng)盡可能快地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)換時(shí)間由SCLK頻率決定，因此SCLK頻率越快，轉(zhuǎn)換時(shí)間越短。因此，器件可以在更長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)保持掉電模式，并在更短的時(shí)間內(nèi)耗散最大功率。

圖4顯示了固定不同SCLK頻率下AD7476A的平均功耗吞吐率為100 kSPS。轉(zhuǎn)換完成后，ADC進(jìn)入掉電模式，并通過(guò)虛擬轉(zhuǎn)換進(jìn)行上電。如圖所示，時(shí)鐘頻率越快，平均功耗越低。

圖5顯示，對(duì)于20 MHz的固定SCLK頻率，以低吞吐率運(yùn)行ADC時(shí)，ADC的平均功耗非常低。然而，隨著吞吐率增加，平均功耗增加，因?yàn)榕c運(yùn)行狀態(tài)中的時(shí)間相比，ADC在更短的時(shí)間內(nèi)保持在斷電狀態(tài)。另一個(gè)圖顯示了在轉(zhuǎn)換之間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)關(guān)斷模式時(shí)ADC消耗的平均功率。它們共同表明 - 在較低的吞吐率下，通過(guò)將ADC置于轉(zhuǎn)換之間的斷電狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)顯著的功耗節(jié)省 - 隨著轉(zhuǎn)換速率的增加，電源節(jié)省的功率也會(huì)逐漸減少。例如，在300 kSPS時(shí)，兩種情況之間的差異小于0.5 mW。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行接口信號(hào)實(shí)現(xiàn)的不同省電模式的另一個(gè)步驟是自動(dòng)

em>省電模式。隨著便攜式電池供電應(yīng)用的功耗極低的趨勢(shì)，ADI公司最近推出了采用6引腳SOT-23封裝的 microower 12位SAR型ADC AD7466包。它的工作電壓范圍為1.6 V至3.6 V，吞吐速率最高可達(dá)200 kSPS。

AD7466在轉(zhuǎn)換前上電，并在轉(zhuǎn)換完成后返回掉電模式;這消除了對(duì)虛擬轉(zhuǎn)換的需要。與AD7476A相同，AD7466的轉(zhuǎn)換時(shí)間由SCLK決定，允許通過(guò)提高串行時(shí)鐘速度來(lái)縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而提供相同的省電效果。

圖6顯示了AD7466針對(duì)不同吞吐速率，串行時(shí)鐘頻率和電源的功耗。掉電模式下的電流消耗通常為8 nA。 AD7466在3 V時(shí)工作時(shí)最大功耗為0.9 mW，在100 kSPS時(shí)工作電壓為1.8 V時(shí)最大功耗為0.3 mW。

我們已經(jīng)證明，更快的SCLK頻率和更長(zhǎng)的省電模式可以大大降低ADC消耗的平均功率。這些節(jié)能與節(jié)省空間的6引腳2 mm×2.1 mm SC70表面貼裝封裝相結(jié)合，使AD7476A成為便攜式電池供電應(yīng)用的理想選擇，是其他解決方案的緊湊型替代產(chǎn)品。對(duì)于功耗<3.6 V的超低功耗預(yù)算應(yīng)用，AD7466是理想的解決方案。