ADS7945/6是14位、2MSPS的模數轉數字轉換器（ADC），分別支持差分和單端輸入。這些設備以2 MSPS采樣率運行，采用標準16時鐘的數據幀。這些設備既具備卓越的直流精度和出色的動態性能;該ADS7946與8/10/12位ADS7947/8/9設備在引腳上兼容。這些設備包括一個雙通道輸入復用器和一個低功耗連續逼近寄存器（SAR）ADC，帶有固有采樣保持（S/H）輸入級。
*附件：ads7945.pdf

ADS7945/6支持寬廣的模擬供電范圍，使全量量輸入范圍可擴展至±5伏差動或5伏單端。一個簡單的SPI?配備低至1.65伏的數字電源，便于與各種數字控制器的接口。在較低速度運行時可以啟用自動斷電功能，以大幅降低功耗。

ADS7945/6采用3毫米×3毫米QFN封裝，能夠在–40°C至+125°C的擴展溫度范圍內實現完整規格，適用于追求高性能、低功耗和小型封裝尺寸的各種數據采集應用。

特性

• 采樣率：2 MSPS
• 14位，與8/10/12位 ADS7947/8/9 系列（ADS7946）針腳兼容
• 杰出表現：
  • 信噪比：84 dB（ADS7945）
  • 沒有缺失的代碼
  • 內傷：1.5 最高 上級（ADS7945）
• 低功耗：
  • 11.6毫瓦，2 MSPS 運行
  • 低速自動斷電：500 kSPS時7.2毫瓦，100 kSPS時1.4毫瓦，20千每秒時0.3毫瓦
• 供應范圍廣泛：
  • 模擬電壓：2.7 V 至 5.25 V
  • 數字：1.65伏到AVDD
• 簡單串行接口（SPI）
• 完全指定范圍為–40°C至+125°C
• 極小的占地：3毫米×3毫米QFN尺寸

參數

方框圖

ADS7945/6 是德州儀器（TI）推出的兩款 14 位雙通道 SAR 架構 ADC，ADS7945 支持差分輸入，ADS7946 支持單端輸入（帶地感引腳），采樣率高達 2 MSPS，具備超低功耗、寬供電范圍及緊湊封裝特性，通過 SPI 接口實現數據傳輸，適用于光網絡、醫療儀器、電池供電設備及數據采集系統等場景。

一、芯片基礎信息與核心特性

1. 基礎規格

• 文檔與型號 ：文檔編號 SBAS539B，2011 年 6 月發布、2011 年 9 月修訂；ADS7945（差分輸入）與 ADS7946（單端輸入）引腳兼容同系列 8/10/12 位產品（ADS7947/8/9）。
• 供電與溫度 ：模擬電源（AVDD）2.7V-5.25V，數字電源（DVDD）1.65V-AVDD；工作溫度 - 40°C 至 125°C，存儲溫度 - 65°C 至 150°C。
• 封裝與散熱 ：3mm×3mm 16 引腳 WQFN 封裝，結到環境熱阻 54.3°C/W，結到板熱阻 19.2°C/W，體積小巧適合空間受限場景。

2. 核心性能指標

• 分辨率與精度 ：14 位分辨率，無失碼；ADS7945 的 INL±1.5 LSB、DNL±1.5 LSB，ADS7946 的 INL±2.5 LSB、DNL±2.0 LSB，偏移誤差與增益誤差均為 ±4 LSB，精度優異。
• 采樣與動態性能 ：最高采樣率 2 MSPS，轉換時間 16 個 SCLK 周期，采集時間 80 ns；ADS7945 的 SNR 達 84 dB、THD-92 dBc、SFDR 94 dBc，ADS7946 的 SNR 達 82 dB、THD-85 dBc、SFDR 86 dBc，全功率帶寬 15 MHz。
• 功耗特性 ：2 MSPS 時功耗 11.6 mW，支持自動掉電模式，采樣率越低功耗越低（500 kSPS 時 7.2 mW、20 kSPS 時 0.3 mW）；掉電模式靜態電流僅 2.5 μA，功耗優勢顯著。
• ESD 與可靠性 ：人體放電模型（HBM）2000 V，帶電器件模型（CDM）500 V，機械模型（MM）200 V，具備基礎靜電防護；輸入泄漏電流 1.5 nA（125°C），穩定性良好。

二、關鍵功能模塊與工作原理

1. 核心功能模塊

• 雙通道輸入架構 ：
  • ADS7945：差分輸入（AIN0P/AIN0N、AIN1P/AIN1N），輸入范圍 ±VREF，共模電壓 VREF/2±0.2 V，可抑制共模噪聲。
  • ADS7946：單端輸入（AIN0/AIN0GND、AIN1/AIN1GND），輸入范圍 0-VREF，地感引腳允許 ±0.2 V 偏移，適配不同地電位傳感器。
  • 兩者均內置雙通道多路選擇器和采樣保持電路，輸入電容 32 pF，支持通道快速切換（CH SEL 引腳控制）。
• SPI 接口與工作模式 ：
  • 支持 16 時鐘幀（最快模式，邊采樣邊輸出數據）和 32 時鐘幀（先轉換再輸出），SCLK 最高頻率 40 MHz，數據輸出為二進制補碼（ADS7945）或純二進制（ADS7946）。
  • 專用 PDEN 引腳啟用自動掉電模式，低采樣率下可大幅降低功耗；支持轉換中止功能，可快速響應外部事件觸發。
• 關鍵電氣特性 ：
  • 電源抑制比 60 dB（500 Hz 正弦波），過渡噪聲 25 μV RMS，信號完整性優異；輸入耐壓范圍 - 0.3 V 至 AVDD+0.3 V，具備一定過壓防護。

2. 工作原理

• 模擬信號經多路選擇器切換后，由采樣保持電路捕獲，再通過 14 位 SAR ADC 轉換為數字信號；轉換過程依賴外部參考電壓（REF 引腳），參考電壓范圍 2.5V-AVDD，需與 REFGND 引腳就近 decoupling。
• SPI 接口通過 CS（片選）、SCLK（時鐘）、SDO（數據輸出）實現通信，CS 拉低啟動采樣，SCLK 提供轉換時鐘，轉換完成后通過 SDO 輸出 14 位數字數據，支持連續采樣或單次采樣模式。

三、應用場景與設計建議

1. 典型應用

• 光網絡設備 ：高速采樣配合高 SNR，適配光信號強度監測與數據采集。
• 醫療儀器 ：低功耗與高精度兼顧，適合便攜式醫療設備的生理信號采集（如心電、血氧信號）。
• 電池供電設備 ：自動掉電模式下功耗極低，延長電池續航，適配移動終端數據采集。
• 數據采集系統 ：雙通道設計支持多傳感器同步采集，差分輸入可抑制工業環境噪聲。

2. 設計注意事項

• 電源與 decoupling ：AVDD 與 DVDD 需獨立供電，AVDD 建議使用線性穩壓器；REF 與 REFGND 引腳就近并聯 1 μF 陶瓷電容，各電源引腳需并聯 0.1 μF decoupling 電容，降低電源噪聲。
• 輸入驅動設計 ：
  • 差分輸入（ADS7945）建議使用高速運放（如 OPA836）驅動，輸入端并聯 470 pF 電容抑制采樣毛刺，源阻抗需匹配以確保信號 settling。
  • 單端輸入（ADS7946）可直接連接傳感器，地感引腳需靠近信號地，避免地電位差影響測量精度。
• SPI 接口布局 ：SCLK、CS、SDO 信號線需短距走線，SDO 引腳建議串聯 47 Ω 終端電阻，減少信號反射；模擬與數字信號分區域布線，共享接地平面并通過多過孔連接，降低串擾。
• ESD 防護 ：芯片 ESD 防護能力有限，裝配與調試時需采取防靜電措施，模擬輸入引腳避免直接暴露。

四、關鍵配置與操作要點

1. 核心功能配置

• 通道選擇 ：通過 CH SEL 引腳控制通道切換（低電平選通道 0，高電平選通道 1），建議在 CS 拉低后、第二個 SCLK 上升沿前切換通道，確保信號穩定。
• 掉電模式啟用 ：PDEN 引腳在 CS 上升沿時為高電平，啟用掉電模式；掉電后喚醒需等待 1 μs + 采集時間，確保 ADC 穩定工作。
• 參考電壓配置 ：優先使用 TI REF50xx 系列精密參考源，確保 REF 與 AVDD 差值大于 0.2 V；若使用 AVDD 作為參考，需加強 AVDD decoupling。

2. 操作流程

• 采樣啟動 ：拉低 CS 啟動采樣，SCLK 提供時鐘（最高 40 MHz），16 個 SCLK 周期后轉換完成，SDO 輸出數據（MSB 先行）。
• 轉換中止 ：轉換過程中拉高 CS 可中止當前轉換，重新拉低 CS 啟動新采樣，中止后下一幀數據無效，需丟棄。
• 低功耗優化 ：采樣率低于 500 kSPS 時，啟用 32 時鐘幀 + 掉電模式，可顯著降低功耗；無需采樣時，保持 PDEN 高電平與 CS 高電平，使芯片處于掉電狀態。