Texas Instruments ADS7067 16位SAR模數轉換器 (ADC) 是一款小型8通道高精度逐次逼近寄存器 (SAR) 模數轉換器 (ADC)。ADS7067具有集成的無電容基準電壓源和基準電壓源緩沖器，通過減少外部元件減小整體解決方案尺寸。晶圓級芯片級封裝和更少外部元件使該器件適合用于空間受限的應用。該器件系列包括ADS7067 (800kSPS)和ADS7066 (250kSPS)速度型號。

數據手冊：*附件：Texas Instruments ADS7067 16位SAR模數轉換器數據手冊.pdf

ADS7067內置偏移校準功能，可在系統的寬工作條件下提高精度。可編程平均濾波器實現更高分辨率測量。ADS7067的八個通道可單獨配置為模擬輸入、數字輸入或數字輸出，從而減小系統尺寸，簡化混合信號反饋和數字控制的電路設計。

增強型SPI使ADS7067能夠在較低時鐘速度下實現高吞吐量，從而簡化電路板布局，并降低系統成本。Texas Instruments ADS7067具有循環冗余校驗 (CRC) 功能，用于數據讀寫操作和上電配置。

特性

• 小尺寸解決方案
  • 1.62mm × 1.62mm WCSP
  • 節省空間、無電容、2.5V內部基準
• 八通道，可配置為以下任意組合
  • 多達8路模擬輸入、數字輸入或數字輸出
• 可編程平均濾波器
  • 平均用可編程樣本大小
  • 與內部轉換進行平均
  • 20位分辨率，用于平均輸出
• 低漏電流多路復用器，帶通道排序器：
  • 手動模式
  • 實時模式
  • 自動排序模式
• 出色的交流和直流性能
  • SNR：90dB，THD：-100dB
  • 通過可編程平均濾波器提高SNR
  • INL：±1LSB，16位無失碼
  • 內部校準改善了偏移和漂移
  • 無延遲輸出的高采樣率 (800kSPS)
• 寬工作范圍
  • 0V至VREF和2 x VREF ADC輸入范圍
  • 模擬電源電壓范圍：3V至5.5V
  • 數字電源電壓范圍：1.65V至5.5V
  • 溫度范圍：-40°C至+125°C
• 增強型SPI數字接口
  • 高速60MHz SPI接口

功能框圖

德州儀器ADS7067：高性能16位SAR ADC的技術解析與應用

一、產品概述

德州儀器(TI)的ADS7067是一款小型化、高精度的16位逐次逼近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)，采用8通道設計，最高采樣速率達800kSPS。該器件集成了無電容內部基準和GPIO功能，特別適合空間受限的混合信號應用場景。

?關鍵特性?：

• ?分辨率與速度?：16位無失碼，800kSPS采樣率(ADS7067)/250kSPS(ADS7066)
• ?通道配置?：8通道可靈活配置為模擬輸入、數字輸入或數字輸出
• ?集成特性?：內置2.5V無電容基準、參考緩沖器和可編程平均濾波器
• ?性能參數?：SNR達90dB，THD低至-100dB，INL±1LSB
• ?工作范圍?：模擬供電3-5.5V，數字供電1.65-5.5V，溫度范圍-40°C至+125°C
• ?封裝選項?：1.636mm×1.636mm DSBGA和3mm×3mm WQFN封裝

二、核心技術解析

1. 模擬輸入與多路復用器

ADS7067的8個通道均可獨立配置為ADC輸入或GPIO，每個輸入引腳均帶有ESD保護二極管。模擬輸入等效電路包含采樣開關(SW)、串聯電阻(RSW≈150Ω)和采樣電容(CSH≈30pF)。上電時默認所有通道為模擬輸入。

?輸入特性?：

• 輸入電容：30pF(ADC和MUX)
• 輸入范圍：0V至VREF(默認)或2×VREF(通過RANGE位配置)
• 絕對輸入電壓：-0.1V至AVDD+0.1V

2. 基準電壓設計

器件提供靈活基準配置方案：

• ?內部基準?：2.5V±0.3%(25°C)，溫度漂移6-19ppm/°C，需1μF去耦電容
• ?外部基準?：支持2.4V至AVDD范圍，推薦使用REF60xx系列提高溫漂性能

基準選擇顯著影響SNR表現，使用5V外部基準可獲得最佳信噪比。

3. 可編程平均濾波器

通過OSR[2:0]位配置平均因子，可將多個樣本平均輸出20位結果：

• 提升有效分辨率(典型ENOB達14.7位)
• 降低噪聲影響(標準偏差1.05LSB)
• 支持手動/自動序列模式
• 計算公式：tAVG = N樣本 × tCYCLE_OSR × 1.06

4. 數字接口與CRC校驗

采用增強型SPI接口(最高60MHz)：

• 內置CRC-8-CCITT校驗(X8+X2+X1+1多項式)
• 支持4種數據輸出格式(可附加通道ID/狀態標志)
• 寄存器讀寫操作包含CRC驗證機制

三、典型應用設計

1. 光學模塊應用

?優勢體現?：

• 小尺寸封裝節省PCB空間
• 8通道配置支持多光路監測
• 高SNR(85dB@2kHz)保證信號質量
• 可編程平均提升弱光信號檢測

2. 醫療監護設備

?關鍵考量?：

• -40°C至+125°C寬溫工作
• 內置校準功能保證長期穩定性
• 多參數同步采集能力(心電、血氧等)
• CRC校驗確保數據可靠性

?電源設計建議?：

• 模擬電源：3.3V/5V LDO，1μF+10μF去耦
• 數字電源：與MCU電壓匹配(1.8V/3.3V)
• 參考引腳：1-10μF低ESR電容

四、性能優化指南

1. 布局布線建議

• 將REF電容盡可能靠近器件引腳
• 模擬/數字地分割后單點連接
• 避免高速信號線跨越模擬部分
• 熱焊盤必須接地

2. 校準與診斷

?校準流程?：

1. 設置CAL=1啟動偏移校準
2. 等待CAL自動清零(約5ms)
3. 讀取SYSTEM_STATUS確認狀態

?診斷模式?：

• ?位步進測試?：通過BIT_SAMPLE寄存器注入測試電壓
• ?固定電壓測試?：使能VTEST_EN激活1.8V測試源
• 診斷密鑰：0x96解鎖配置寄存器

五、選型對比