ADS8681W、ADS8685W和ADS8689W是基于逐次逼近（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）拓?fù)涞募蓴?shù)據(jù)采集系統(tǒng)系列。這些器件具有高速、高精度 SAR ADC、集成差分模擬前端 （AFE） 輸入驅(qū)動(dòng)電路。ADS868xW包括一個(gè)高達(dá)±20V的過壓保護(hù)電路和一個(gè)具有極低溫度漂移的片內(nèi)4.096V基準(zhǔn)電壓源。
*附件：ads8685w.pdf

這些器件采用單 5V 模擬電源供電，但支持真正的雙極性輸入范圍和單極性輸入范圍。雙極性輸入范圍為±12.288V、±6.144V、±10.24V、±5.12V和±2.56V，單極性輸入范圍為0V至12.288V、10.24V、6.144V和5.12V。無論所選輸入范圍如何，這些器件都提供高電阻輸入阻抗 （≥ 1MΩ）。

多SPI數(shù)字接口向后兼容傳統(tǒng)SPI協(xié)議。此外，可配置的功能簡化了與各種主機(jī)控制器的接口。

特性

• 16 位 ADC，集成模擬前端
• 高速：
  • ADS8681W：1MSPS
  • ADS8685W：500kSPS
  • ADS8689W：100kSPS
• 軟件可編程輸入范圍：
  • 雙極性差分范圍：±12.288V、±10.24V、±6.144V、±5.12V 和 ±2.56V
  • 單極性差分范圍：0V–12.288V、0V–10.24V、0V–6.144V和0V–5.12V
• 模擬電源 （5V）：1.65V 至 5V I/O 電源
• 恒定電阻輸入阻抗≥ 1MΩ
• 輸入帶寬：450kHz
• 輸入過壓保護(hù)：高達(dá) ±20V
• 片內(nèi)4.096V基準(zhǔn)電壓源，具有低漂移
• 卓越的性能：
  • DNL：±0.6LSB;INL：±0.6LSB
  • 信噪比：80dB;總諧失真：–105dB
• 具有高、低閾值的 ALARM 功能
• 帶菊花鏈的多SPI?接口
• 溫度范圍：–40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

一、核心特性

1. 采樣性能與輸入配置

• 采樣速率 ：三款型號(hào)速率不同，ADS8681W 最高 1MSPS，ADS8685W 500kSPS，ADS8689W 100kSPS，滿足不同實(shí)時(shí)性需求。
• 輸入范圍 ：軟件可編程雙極性范圍（±12.288V、±10.24V、±6.144V、±5.12V、±2.56V）與單極性范圍（0V–12.288V、0V–10.24V、0V–6.144V、0V–5.12V），適配多種信號(hào)場景。
• 輸入特性 ：輸入阻抗恒定≥1MΩ（不受采樣速率影響），無需低輸出阻抗驅(qū)動(dòng)電路；集成 ±20V 過壓保護(hù)（OVP），避免信號(hào)異常損壞器件；輸入帶寬 450kHz，支持高頻信號(hào)采集。

2. 精度與參考電壓

• 精度指標(biāo) ：微分非線性（DNL）±0.6LSB，積分非線性（INL）±0.6LSB；信噪比（SNR）80dB，總諧波失真（THD）-105dB，無失碼 16 位，確保信號(hào)轉(zhuǎn)換精度。
• 參考電壓 ：片內(nèi)集成 4.096V 參考源，溫度漂移低（典型 5ppm/℃）；支持外部參考輸入，REFIO 引腳可配置為輸入 / 輸出，REFCAP 引腳需外接電容 decoupling 以穩(wěn)定參考電壓。

3. 功耗與工作模式

• 功耗控制 ：支持三種低功耗模式，正常模式動(dòng)態(tài)功耗（ADS8681W 典型 10.5mA）、NAP 模式（模擬部分低功耗，喚醒時(shí)間 20μs）、掉電模式（AVDD 電流典型 10μA），適配不同功耗需求場景。
• 寬溫工作 ：工作溫度范圍 -40℃ 至 +125℃，結(jié)溫最高 150℃，滿足工業(yè)、汽車等惡劣環(huán)境需求。

二、功能模塊與接口

1. 模擬前端（AFE）

• 集成可編程增益放大器（PGA），通過 RANGE_SEL[3:0] 寄存器配置增益，匹配不同輸入范圍；內(nèi)置二階低通抗混疊濾波器（LPF），-3dB cutoff 頻率典型 450kHz，抑制帶外噪聲。
• 包含 ADC 驅(qū)動(dòng)放大器，確保 SAR ADC 輸入在采樣時(shí)間內(nèi)快速穩(wěn)定，保障高采樣速率下的精度。

2. 數(shù)字接口與控制

• multiSPI 接口 ：兼容傳統(tǒng) SPI 協(xié)議（CPOL/CPHA 可配置），支持單 / 雙 SDO 輸出（SDO-0、ALARM/SDO-1/GPO 復(fù)用），可級(jí)聯(lián) Daisy-Chain 多器件；支持源同步（SRC）協(xié)議，降低主機(jī)時(shí)鐘速率需求。
• 配置與復(fù)位 ：9 個(gè)配置寄存器（含設(shè)備 ID、復(fù)位功耗控制、輸入輸出控制等），支持軟件復(fù)位與硬件復(fù)位（RST 引腳，低有效）；CONVST/CS 引腳復(fù)用，可作為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)或片選信號(hào)。

3. 報(bào)警功能

• 輸入報(bào)警 ：用戶可編程高 / 低閾值與 hysteresis，當(dāng)輸入信號(hào)超閾值時(shí)，ALARM 引腳輸出高電平，同時(shí) ALARM_REG 寄存器記錄報(bào)警狀態(tài)（活躍 / 觸發(fā)標(biāo)志）。
• AVDD 報(bào)警 ：監(jiān)測(cè)模擬電源電壓，低于 4.7V 或高于 5.3V 時(shí)觸發(fā)報(bào)警，便于排查電源異常。

三、電氣規(guī)格與環(huán)境特性

1. 電源需求

• 模擬電源（AVDD） ：4.75V–5.25V，需與 AGND 之間并聯(lián) 10μF+1μF 電容 decoupling，降低電源噪聲。
• 數(shù)字電源（DVDD） ：1.65V–AVDD，典型 3.3V，需與 DGND 并聯(lián) 1μF 電容，避免數(shù)字噪聲串?dāng)_模擬部分。

2. 熱特性

• 采用 4mm×4mm 16 引腳 WQFN（RUM）封裝，結(jié)到環(huán)境熱阻（RθJA）31.9℃/W，結(jié)到板熱阻（RθJB）7.4℃/W；散熱焊盤需連接至接地平面，確保高負(fù)載下結(jié)溫不超 150℃。

3. ESD 防護(hù)

• 模擬輸入引腳（AIN_P/AIN_M）人體放電模型（HBM）±4000V，其他引腳 HBM±2000V；帶電器件模型（CDM）所有引腳 ±500V，提升組裝與使用過程中的抗靜電能力。

四、適用場景

• 工業(yè)自動(dòng)化 ：可編程邏輯控制器（PLC）模擬輸入模塊、伺服驅(qū)動(dòng)控制，利用寬輸入范圍與過壓保護(hù)適配工業(yè)信號(hào)（如 ±10V 電壓、4mA–20mA 電流）。
• 測(cè)試測(cè)量 ：半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ），依托高采樣精度與寬帶寬，精準(zhǔn)捕獲測(cè)試信號(hào)。
• 汽車電子 ：車載傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換（如電機(jī)電流、電壓監(jiān)測(cè)），寬溫特性適配 -40℃ 至 125℃ 車載環(huán)境。

五、硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源與參考電路

• AVDD/DVDD 需獨(dú)立供電，模擬地（AGND）、數(shù)字地（DGND）、參考地（REFGND）單點(diǎn)連接，避免地環(huán)路；REFIO 引腳（片內(nèi)參考輸出時(shí)）需外接≥4.7μF 電容，REFCAP 引腳需外接 10μF+1μF 電容。
• 電源路徑需短且粗，避免寄生電感，降低電源噪聲對(duì)模擬信號(hào)的影響。

2. 輸入信號(hào)布線

• AIN_P/AIN_M 需差分走線，阻抗匹配（建議 100Ω），長度誤差≤5mil，與數(shù)字信號(hào)（SCLK、SDI/SDO）間距≥2mm，減少串?dāng)_。
• 若輸入信號(hào)存在高頻噪聲，可在 AIN_P/AIN_M 前增加 RC 低通濾波器（如 1kΩ+1nF），但需注意濾波器帶寬不影響信號(hào)帶寬需求。

3. 寄存器配置

• 輸入范圍通過 RANGE_SEL_REG 寄存器的 RANGE_SEL[3:0] 位配置，默認(rèn)雙極性 ±12.288V；報(bào)警閾值通過 ALARM_H_TH_REG（高閾值 + hysteresis）與 ALARM_L_TH_REG（低閾值）設(shè)置。
• 首次配置需遵循 SPI-00-S 協(xié)議，后續(xù)可通過 SDI_CTL_REG 切換至其他 SPI 協(xié)議（如 SPI-01-S、SPI-10-S 等）。

六、訂單與封裝信息

三款型號(hào)引腳完全兼容，僅采樣速率不同，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)時(shí)性需求靈活替換，無需修改 PCB 布局。