該ADS7863A是一款精密的16位模數轉換器（ADC），提供許多集成功能，可在測量小傳感器信號的應用中降低系統成本和元件數量。該器件具有兩個差分或四個單端輸入，通過一個柔性輸入多路復用器 （MUX）、一個低噪聲、可編程增益放大器 （PGA）、兩個可編程激勵電流源、一個基準電壓源、一個振蕩器、一個低側開關和一個精密溫度傳感器。
*附件：ads7863a.pdf

該器件可以以高達每秒2000個樣本（SPS）的數據速率執行轉換，并具有單周期建立。在 20 SPS 時，數字濾波器可同時提供 50 Hz 和 60 Hz 抑制，適用于嘈雜的工業應用。內部 PGA 提供高達 128 V/V 的增益。該 PGA 使該ADS1120非常適合測量小傳感器信號的應用，例如電阻溫度檢測器 （RTD）、熱電偶、熱敏電阻和電橋傳感器。該器件支持在使用 PGA 時測量偽或全差分信號。或者，該器件可以配置為旁路內部PGA，同時仍提供高輸入阻抗和高達4 V/V的增益，從而實現單端測量。

在占空比模式下工作且禁用PGA時，功耗低至120 μA。該ADS1120采用無引腳VQFN-16或TSSOP-16封裝，額定溫度范圍為–40°C至+125°C。

特性

• 低電流消耗：
  占空比模式下低至 120 μA （典型值）
• 寬電源范圍：2.3 V 至 5.5 V
• 可編程增益：1 V/V 至 128 V/V
• 可編程數據速率：高達 2 kSPS
• 20 SPS 時的 16 位無噪聲分辨率
• 在20 SPS下
  同時實現50 Hz和60 Hz抑制，采用單周期建立數字濾波器
• 兩個差分或四個單端輸入
• 雙匹配可編程電流源：
  50 μA 至 1.5 mA
• 內部2.048V基準電壓源：5 ppm/°C（典型值）漂移
• 內部 2% 精確振蕩器
• 內部溫度傳感器：
  0.5°C（典型值）精度
• SPI兼容接口（模式1）
• 封裝：3.5mm × 3.5mm × 0.9mm VQFN

參數

方框圖

ADS7863A 是德州儀器推出的雙路 12 位高速模數轉換器（ADC），核心優勢為同步采樣、高抗干擾能力及靈活的電源與工作模式，專為電機控制、多軸定位系統、三相電力控制等工業高速信號采集場景設計。

一、核心產品參數

1. 基礎規格

• 分辨率與采樣：12 位無失碼分辨率，同步雙 ADC 架構，最高采樣率 2 MSPS；轉換時間低至 406.25 ns（32 MHz 時鐘），采集時間 62.5 ns
• 封裝與溫度：24 引腳 SSOP（DBQ）或 4mm×4mm QFN（RGE）封裝；工作溫度 -40°C 至 125°C，結溫最高 150°C
• 電源與功耗：模擬電源（AVDD）2.7 V-5.5 V，數字電源（BVDD）2.7 V-5.5 V；5 V 時典型功耗 45 mW，深度掉電模式僅 1 μA
• 輸入特性：4 路全差分或 6 路偽差分輸入（分兩組通道）；輸入電容 2 pF（單端）/4 pF（差分），泄漏電流 ±1 nA；滿量程輸入范圍 ±VREF（VREF 典型 2.5 V）

2. 性能特性

• 動態指標：100 kHz 輸入時，SNR 典型 71.5 dB，THD 典型 -81 dB，SFDR 典型 84 dB，共模抑制比（CMRR）72 dB（100 kHz）
• 靜態精度：積分非線性（INL）±0.5 LSB（-40°C 至 85°C），差分非線性（DNL）±0.5 LSB；輸入失調誤差 ±0.5 LSB，失調溫漂 ±3 μV/°C；增益誤差 ±0.1%，增益溫漂 ±1 ppm/°C
• 參考源：內置 2.5 V 可編程參考源，10 位 DAC 調節，步長 2.44 mV；參考溫漂 ±10 ppm/°C，輸出電流 ±2 mA；支持外部參考輸入（0.5 V-2.525 V）
• 可靠性：ESD 防護（HBM ±4 kV、CDM ±1.5 kV）；電源抑制比（PSRR）70 dB，適應工業嘈雜電源環境

3. 關鍵功能參數

• 工作模式：支持 4 種核心工作模式（M0/M1 引腳配置），含手動 / 自動通道選擇、單 / 雙輸出模式；支持偽差分輸入模式，擴展通道使用靈活性
• 電源管理：3 種掉電模式（深度掉電、NAP 掉電、自動 NAP 掉電），可按需降低功耗；自動 NAP 模式轉換后自動休眠，喚醒時間短
• 接口特性：SPI 兼容串行接口，雙輸出（SDOA/SDOB），支持 12 位二進制補碼輸出；SDI 引腳可配置通道、參考電壓及掉電模式，功能擴展豐富

二、關鍵功能特性

1. 高速同步采樣

• 雙路同步架構：兩路 ADC 同時采樣，保證多通道信號相位一致性，適配三相電流 / 電壓同步采集場景
• 高抗干擾設計：全差分輸入架構，100 kHz 時 CMRR 達 72 dB，有效抑制工業共模噪聲；輸入串聯 200 Ω 電阻，降低采樣電容對驅動電路的影響
• 靈活輸入配置：支持 2 路全差分（每組 2 通道）或 3 路偽差分（每組 3 通道）輸入，通過 SDI 寄存器配置通道選擇，適配不同傳感器信號類型

2. 靈活配置與功耗優化

• 可編程參考源：內置 2.5 V 參考源通過 10 位 DAC 調節，無需外部元件即可適配不同輸入量程；支持外部參考輸入，滿足高精度校準需求
• 多掉電模式：深度掉電模式功耗僅 1 μA，NAP 模式 200 ns 快速休眠 / 喚醒，自動 NAP 模式適配周期性采樣場景，平衡速度與功耗
• 向后兼容：SSOP 封裝與 ADS7861/ADS8361 引腳兼容，可直接替換升級，保留原有硬件設計

3. 工業級可靠性

• 寬電壓兼容：模擬與數字電源獨立且支持寬范圍，適配工業 24 V 經穩壓后的多種供電方案
• 抗干擾能力：數字輸入帶施密特觸發器，電源引腳需就近去耦，增強電磁干擾（EMI）防護；時鐘頻率支持 1 MHz-32 MHz， duty cycle 兼容 30%-70%
• 故障防護：參考源輸出短路電流限制 50 mA，輸入電壓容忍范圍 ±0.3 V（超出電源軌），提升系統穩定性

三、典型應用場景

• 工業控制：電機控制中的電流 / 電壓同步采集、伺服系統位置反饋信號轉換
• 電力電子：三相逆變器、變頻器的電壓 / 電流檢測，電能質量監測
• 運動控制：多軸機器人、數控機床的多通道位置 / 速度信號同步采集
• 測試測量：高速數據采集系統、便攜式儀器的多通道信號采集

四、設計與使用建議

1. 接口與配置

• 模式選擇：多通道同步采集選自動通道模式（M0=1），單通道高速采集選手動模式（M0=0）；雙輸出優先選 SDOA+SDOB（M1=0），節省引腳選單輸出（M1=1）
• 參考源配置：優先使用內置可編程參考源，需在 REFIN 引腳外接 ≥470 nF 陶瓷電容穩定；外部參考需保證驅動能力，避免振蕩
• 通道配置：全差分模式適用于高干擾環境，偽差分模式擴展通道數量，通過 SDI 寄存器 C1/C0 位切換通道

2. 電源與布線

• 電源設計：AVDD 與 BVDD 需分別并聯 0.1 μF 陶瓷電容 + 1 μF 電解電容就近去耦；模擬地（AGND）與數字地（BGND）單點連接，壓差不超過 0.3 V
• 布局規范：模擬輸入與數字信號線分離，時鐘線短且遠離模擬通道；參考源布線低阻抗（≤10 Ω），避免與開關電源、功率器件近距離布局
• 輸入驅動：高速采集時推薦使用帶寬 ≥23 MHz 的緩沖放大器（如 OPA365），滿足采樣電容充電要求；輸入串聯合適電阻，平衡帶寬與噪聲

3. 優化與校準

• 時序優化：CONVST 與 RD 可短接簡化控制，CONVST 高電平時間需 ≥20 ns；時鐘信號需保證穩定性，避免抖動影響采樣精度
• 校準建議：通過 SDI 寄存器配置內置參考源 DAC 進行增益校準；多通道應用中利用通道匹配特性（失調匹配 / 增益匹配），減少通道間誤差
• 功耗優化：非滿速率場景啟用自動 NAP 模式，長時間閑置時切換至深度掉電模式，降低系統功耗