ADS8681W、ADS8685W和ADS8689W是基于逐次逼近（SAR）模數轉換器（ADC）拓撲的集成數據采集系統系列。這些器件具有高速、高精度 SAR ADC、集成差分模擬前端 （AFE） 輸入驅動電路。ADS868xW包括一個高達±20V的過壓保護電路和一個具有極低溫度漂移的片內4.096V基準電壓源。
*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數字接口向后兼容傳統SPI協議。此外，可配置的功能簡化了與各種主機控制器的接口。

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：高達 ±20V
• 片內4.096V基準電壓源，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

方框圖

一、核心特性

1. 采樣性能與輸入配置

• 采樣速率 ：三款型號速率不同，ADS8681W 最高 1MSPS，ADS8685W 500kSPS，ADS8689W 100kSPS，滿足不同實時性需求。
• 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），無需低輸出阻抗驅動電路；集成 ±20V 過壓保護（OVP），避免信號異常損壞器件；輸入帶寬 450kHz，支持高頻信號采集。

2. 精度與參考電壓

• 精度指標 ：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，確保信號轉換精度。
• 參考電壓 ：片內集成 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，正常模式動態功耗（ADS8681W 典型 10.5mA）、NAP 模式（模擬部分低功耗，喚醒時間 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℃，結溫最高 150℃，滿足工業、汽車等惡劣環境需求。

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 驅動放大器，確保 SAR ADC 輸入在采樣時間內快速穩定，保障高采樣速率下的精度。

2. 數字接口與控制

• multiSPI 接口 ：兼容傳統 SPI 協議（CPOL/CPHA 可配置），支持單 / 雙 SDO 輸出（SDO-0、ALARM/SDO-1/GPO 復用），可級聯 Daisy-Chain 多器件；支持源同步（SRC）協議，降低主機時鐘速率需求。
• 配置與復位 ：9 個配置寄存器（含設備 ID、復位功耗控制、輸入輸出控制等），支持軟件復位與硬件復位（RST 引腳，低有效）；CONVST/CS 引腳復用，可作為轉換啟動或片選信號。

3. 報警功能

• 輸入報警 ：用戶可編程高 / 低閾值與 hysteresis，當輸入信號超閾值時，ALARM 引腳輸出高電平，同時 ALARM_REG 寄存器記錄報警狀態（活躍 / 觸發標志）。
• AVDD 報警 ：監測模擬電源電壓，低于 4.7V 或高于 5.3V 時觸發報警，便于排查電源異常。

三、電氣規格與環境特性

1. 電源需求

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

2. 熱特性

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

3. ESD 防護

• 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

• 工業自動化 ：可編程邏輯控制器（PLC）模擬輸入模塊、伺服驅動控制，利用寬輸入范圍與過壓保護適配工業信號（如 ±10V 電壓、4mA–20mA 電流）。
• 測試測量 ：半導體測試設備、數據采集系統（DAQ），依托高采樣精度與寬帶寬，精準捕獲測試信號。
• 汽車電子 ：車載傳感器信號轉換（如電機電流、電壓監測），寬溫特性適配 -40℃ 至 125℃ 車載環境。

五、硬件設計要點

1. 電源與參考電路

• AVDD/DVDD 需獨立供電，模擬地（AGND）、數字地（DGND）、參考地（REFGND）單點連接，避免地環路；REFIO 引腳（片內參考輸出時）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，降低電源噪聲對模擬信號的影響。

2. 輸入信號布線

• AIN_P/AIN_M 需差分走線，阻抗匹配（建議 100Ω），長度誤差≤5mil，與數字信號（SCLK、SDI/SDO）間距≥2mm，減少串擾。
• 若輸入信號存在高頻噪聲，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，默認雙極性 ±12.288V；報警閾值通過 ALARM_H_TH_REG（高閾值 + hysteresis）與 ALARM_L_TH_REG（低閾值）設置。
• 首次配置需遵循 SPI-00-S 協議，后續可通過 SDI_CTL_REG 切換至其他 SPI 協議（如 SPI-01-S、SPI-10-S 等）。

六、訂單與封裝信息

三款型號引腳完全兼容，僅采樣速率不同，可根據項目實時性需求靈活替換，無需修改 PCB 布局。