該ADS8688AT是一款基于16位逐次逼近（SAR）模數轉換器（ADC）的8通道集成數據采集系統，工作吞吐量高達500 kSPS。該器件為每個輸入通道提供集成模擬前端電路，具有高達 ±20V 的過壓保護、具有自動和手動掃描模式的 8 通道多路復用器以及具有低溫漂移的集成 4.096V 基準電壓源。
*附件：ads8688at.pdf

每個輸入通道采用單個 5V 模擬電源供電，可支持多個真正的雙極性和單極性輸入范圍。每個輸入范圍都是軟件可編程的，并且每個通道都獨立，從而實現最大的系統靈活性。模擬前端增益經過精確調整，以確保所有輸入范圍的高直流精度。該器件為任何選定的輸入范圍提供 1MΩ 恒定電阻輸入阻抗，從而能夠將傳感器直接連接到器件。

該ADS8688AT為數字主機提供了一個簡單的SPI兼容串行接口，還支持多個器件的菊花鏈連接。數字電源的工作電壓范圍為1.65 V至5.25 V，可直接連接到各種主機控制器。

特性

• 16位ADC，集成模擬前端
• 具有自動和手動掃描功能的 8 通道多路復用器
• 與通道無關的可編程輸入：
  • ±10.24 V、±5.12 V、±2.56 V、±1.28 V、±0.64 V
  • 10.24 伏、5.12 伏、2.56 伏、1.28 伏
• 5V 模擬電源：1.65V 至 5V I/O 電源
• 恒定電阻輸入阻抗：1 MΩ
• 輸入過壓保護：高達 ±20 V
• 集成4.096V基準電壓源，漂移為6 ppm/°C
• 卓越的性能：
  • 500 kSPS 聚合吞吐量
  • DNL：±0.5 LSB;INL：±0.75 LSB
  • 1 ppm/°C的增益誤差和失調漂移
  • 信噪比：92分貝;總諧失真：–102 分貝
  • 低功耗：65 mW
• AUX 輸入→直接連接到 ADC 輸入
• ALARM →每個通道的高閾值和低閾值
• 帶菊花鏈的SPI?兼容接口
• 溫度范圍：–55°C 至 +125°C
• TSSOP-38 封裝（9.7 mm × 4.4 mm）

參數

方框圖

ADS8688AT 是德州儀器推出的 8 通道 16 位逐次逼近型（SAR）模數轉換器（ADC），核心優勢為高集成度、寬輸入范圍與高精度，集成模擬前端、基準源與報警功能，支持 SPI 接口與菊花鏈級聯，適用于電力自動化、PLC 模擬輸入模塊、保護繼電器等工業數據采集場景。

一、核心產品特性與參數

1. 分辨率與精度

• 分辨率為 16 位，無丟失碼，微分非線性誤差（DNL）最大 ±0.5 LSB，積分非線性誤差（INL）最大 ±0.75 LSB，線性度優異。
• 增益誤差最大 ±0.05% FSR，溫度漂移 1 ppm/°C；偏移誤差最大 ±2 mV，溫度漂移最低 1 ppm/°C，長期穩定性強。
• 動態性能：信噪比（SNR）最高 92 dB，總諧波失真（THD）低至 - 102 dB，無雜散動態范圍（SFDR）達 103 dB，信號保真度高。

2. 通道與輸入配置

• 8 路模擬通道 + 1 路輔助通道，支持單端輸入，每通道可獨立配置輸入范圍，涵蓋雙極性（±10.24 V/±5.12 V 等 5 檔）與單極性（010.24 V/05.12 V 等 4 檔）。
• 輸入阻抗恒定 1 MΩ，不受采樣頻率與輸入范圍影響，支持直接傳感器連接；輸入過壓保護可達 ±20 V（AVDD=5 V 時），抗干擾能力強。
• 集成二階低通濾波器（-3 dB 帶寬 15 kHz），有效抑制混疊噪聲。

3. 基準源與采樣性能

• 內置 4.096 V 精密基準源，初始精度 ±1 mV，溫度漂移典型值 6 ppm/°C，支持外部基準源輸入，適配靈活場景。
• 采樣速率：總吞吐量最高 500 kSPS（多通道共享），單通道轉換時間 850 ns，采集時間 1150 ns，響應速度快。

4. 電源與環境

• 電源配置：模擬電源（AVDD）5 V（4.75 V5.25 V），數字電源（DVDD）1.65 V5.25 V，典型功耗 65 mW，待機電流 3 mA，掉電電流僅 20 μA。
• 工作溫度范圍 - 55°C~+125°C，采用 9.7mm×4.4mm 38 引腳 TSSOP 封裝，焊球材質 NIPDAU，符合 RoHS 標準，MSL 等級 2（260°C 峰值回流，1 年存儲）。

二、關鍵功能與優勢

1. 靈活輸入與集成功能

• 通道獨立配置：每通道可單獨設置輸入范圍、報警閾值與 hysteresis，支持自動掃描（AUTO_RST）與手動選通（MAN_Ch_n）模式。
• 報警功能：每通道支持高低雙閾值報警，帶可編程遲滯，ALARM 引腳輸出報警信號，可通過寄存器讀取報警狀態，便于故障監測。
• 輔助通道：額外提供 1 路直接輸入通道（0~VREF），16 位分辨率，適配特殊信號采集需求。

2. 接口與擴展能力

• 高速 SPI 兼容接口：支持最高 17 MHz 時鐘速率，16 位命令 / 數據傳輸，支持菊花鏈級聯（DAISY 引腳）與星形拓撲，最多 4 個器件共享總線。
• 輸出格式靈活：可配置輸出數據是否包含通道地址、器件 ID 與輸入范圍信息，適配不同主機解析需求。

3. 低功耗與可靠性

• 多功耗模式：支持正常、待機（STDBY）與掉電（PWR_DN）模式，掉電時僅保留寄存器配置，喚醒時間 15 ms（內置基準源）。
• 抗串擾能力：通道隔離串擾達 110 dB，記憶串擾達 90 dB，多通道切換時信號干擾小。

三、典型應用場景

1. 核心應用領域

• 電力自動化：8 通道同步采集電網電壓 / 電流信號，通過相位補償算法實現高精度相位差測量，適配 50 Hz/60 Hz 工頻場景。
• PLC 模擬輸入模塊：作為 8 通道可編程輸入模塊核心，支持 020 mA/420 mA 電流信號與寬范圍電壓信號采集，符合工業標準。
• 保護繼電器：快速采集多通道模擬量，通過報警功能實現過壓 / 過流快速響應，保障設備安全。

2. 典型應用電路

• 電力數據采集系統 ：每通道配置 RC 濾波電路，ADC 通過 SPI 連接 FPGA，實現 8 通道工頻信號同步采集與相位補償，滿足功率測量需求。
• PLC 模擬輸入模塊 ：結合數字隔離器（如 ISO7141CC）與隔離電源，實現模擬信號與數字系統隔離，適配工業強干擾環境。

四、設計與使用建議

1. 電源與布局

• 模擬電源與數字電源需就近放置去耦電容（AVDD 用 1 μF+10 μF，DVDD 用 10 μF），AGND 與 DGND 單點連接，減少地彈噪聲。
• 基準源引腳（REFIO/REFCAP）需外接濾波電容（10 μF+22 μF），且避免過孔，降低基準噪聲。

2. 配置與校準

• 首次使用需配置通道輸入范圍、掃描模式與報警閾值，通過寄存器獨立設置每通道參數，適配混合信號采集場景。
• 高精度場景建議在工作溫度下進行系統校準，利用輔助通道或短路輸入校準偏移誤差，提升測量準確性。

3. 接口與多器件配置

• SPI 接口需確保 CS 引腳時序滿足要求（低電平持續時間、時鐘建立 / 保持時間），多器件菊花鏈模式時，總時鐘周期為 16×N（N 為器件數量）。
• 數字信號線與模擬信號線分開布線，模擬輸入路徑盡量短，避免與功率線交叉，降低電磁干擾。