該ADS7042是一款 12 位、1 MSPS 模數轉換器 （ADC）。該器件支持寬模擬輸入電壓范圍（1.65 V 至 3.6 V），并包括一個基于電容器的逐次逼近寄存器 （SAR） ADC，具有固有的采樣保持電路。SPI兼容串行接口由CS和SCLK信號控制。輸入信號使用 CS 下降沿進行采樣，SCLK 用于轉換和串行數據輸出。該器件支持寬數字電源范圍（1.65 V 至 3.6 V），可直接連接到各種主機控制器。該ADS7042符合正常 DVDD 范圍（1.65 V 至 1.95 V）的 JESD8-7A 標準。

該ADS7042采用8引腳、微型、引線和X2QFN封裝，額定工作溫度范圍為–40°C至125°C。 該器件的微型外形和極低的功耗使該器件適用于空間受限的電池供電應用。
*附件：ads7042.pdf

特性

• 業界首款功耗為納瓦的 SAR ADC：
  • 234 μW（1 MSPS），1.8V AVDD
  • 690 μW（1 MSPS），3V AVDD
  • 69 μW（100 kSPS），3V AVDD
  • 1 kSPS 時小于 1 μW，采用 3V AVDD
• 業界最小的 SAR ADC：
  • X2QFN-8 封裝，2.25mm^2^腳印
• 1-MSPS 吞吐量，零數據延遲
• 工作范圍廣：
  • AVDD：1.65 V 至 3.6 V
  • DVDD：1.65 V 至 3.6 V（獨立于 AVDD）
  • 溫度范圍：–40°C 至 125°C
• 卓越的性能：
  • 12 位分辨率，帶 NMC
  • ±1-LSB（最大值）DNL 和 INL
  • 70dB 信噪比，3V AVDD
  • –80dB THD，3V AVDD
• 單極性輸入范圍：0 V 至 AVDD
• 集成偏移校準
• SPI?兼容串行接口：16 MHz
• 符合 JESD8-7A 標準的數字 I/O

參數

方框圖

ADS7042 是德州儀器推出的超微功耗、超小尺寸 12 位 SAR ADC，核心優勢為納瓦級功耗、1 MSPS 采樣速率及零數據延遲，適用于電池供電、空間受限的便攜式設備與傳感器數據采集場景。

一、核心產品參數

1. 基礎規格

• 分辨率與通道：12 位分辨率，無丟失碼；單端模擬輸入，支持 AINP（0AVDD）與 AINM（-0.10.1 V）差分采樣
• 采樣與轉換性能：最高 1 MSPS 吞吐量，零數據延遲；采集時間 200 ns，轉換時間依賴 SCLK 頻率（12.5×tSCLK + tSU_CSCK）
• 封裝與溫度：8 引腳 X2QFN（1.5mm×1.5mm）或 VSSOP（2.3mm×2.0mm）封裝，工作溫度 -40°C 至 125°C
• 電源與功耗：模擬 / 數字電源獨立（1.65~3.6 V）；3 V 時 1 MSPS 功耗 690 μW，1 kSPS 功耗＜1 μW，1.8 V 時 1 MSPS 功耗僅 234 μW

2. 輸入與性能特性

• 輸入范圍：單極性 0AVDD，AVDD 兼作參考電壓，滿量程范圍隨 AVDD 變化（1.653.6 V）
• 靜態性能：INL 最大 ±1 LSB（3 V 時）、±2 LSB（1.8 V 時）；DNL 最大 ±1 LSB；支持集成偏移校準，校準后偏移誤差 ±0.5~±1 LSB
• 動態性能：3 V 時 SNR 典型 70 dB、THD 典型 -80 dB、SFDR 典型 80 dB；全功率帶寬 25 MHz
• 輸入特性：采樣電容 15 pF，輸入泄漏電流極小，兼容 JESD8-7A 數字 I/O 標準

3. 接口與控制

• 數字接口：SPI 兼容串行接口（CS、SCLK、SDO），SCLK 頻率 0.016~16 MHz；數據格式為 2 個前導 0 + 12 位轉換結果（MSB 優先）
• 校準功能：支持上電自動校準與運行中校準，校準需 16~32 個 SCLK 周期，校準結果存儲于內部偏移寄存器

二、關鍵功能特性

1. 低功耗優化

• 功耗隨采樣率線性降低，低采樣率場景（如 10 kSPS）功耗可低至 7 μW，適配長續航電池供電設備
• 數字電源（DVDD）可獨立降至 1.65 V，進一步降低系統功耗；SDO 引腳三態設計減少無效功耗

2. 靈活校準機制

• 上電校準：首次 CS 下降沿觸發，需 16 個 SCLK 周期，校準期間 SDO 輸出低電平
• 運行中校準：單幀內提供 32 個 SCLK 周期即可觸發，前 14 個周期輸出當前采樣數據，后 18 個周期執行校準

3. 極簡系統集成

• 無需外部參考源：AVDD 直接作為參考電壓，僅需 1 μF 低 ESR 陶瓷電容 decoupling
• 小尺寸優勢：X2QFN 封裝面積僅 2.25 mm2，小于 0805 貼片元件，適配空間受限場景

三、典型應用場景

• 便攜式醫療設備：血糖儀、穿戴式健康監測設備
• 電池供電設備：手持儀器、無線傳感器節點、低功耗 DAQ 系統
• 工業與消費電子：電機控制、超聲波流量計、硬盤驅動、液位傳感器

四、設計與使用建議

1. 輸入與參考設計

• 輸入驅動：低采樣率（≤10 kSPS）可直接連接傳感器；高采樣率需搭配低噪聲運放（如 OPA314/OPA835），前端添加 RC 抗混疊濾波器（CFLT≥300 pF，平衡穩定性與失真）
• 參考電路：AVDD 需使用低噪聲、低輸出阻抗穩壓器（如 TPS79101），就近配置 1 μF 陶瓷電容，最小容量不低于 200 nF

2. 電源與功耗優化

• 電源配置：模擬 / 數字電源分別 decoupling，DVDD 盡量取最低值（1.65 V），減少 SDO 引腳負載電容（≤20 pF）
• 采樣率適配：根據需求選擇最優采樣率，避免過度設計導致功耗浪費

3. PCB 布局要點

• 分區設計：劃分模擬 / 數字區域，模擬輸入與電源路徑遠離數字噪聲源
• 接地與布線：采用接地平面，AVDD/DVDD 電容緊靠引腳，無過孔；模擬輸入線短而粗，減少寄生參數