ADS8634和ADS8638（ADS8634/8）是12位模擬轉數字轉換器（ADC），能夠測量最高±10V的輸入，且功率為1MSPS。通過連續近似寄存器（SAR）磁芯，這些ADC提供了采樣保持的前端，轉換時無延遲。ADS8634包含一個輸入復用器（mux），可測量最多四個輸入。ADS8638最多可測量八個輸入。
*附件：ads8634.pdf

除了輸入多路復用器外，ADS8634/8還配備了內部溫度傳感器、電壓參考和數字比較器，用于在每個輸入設置報警閾值;因此，所需的外部組件數量極少。一個簡單的兼容SPI接口支持通信和控制。數字電源的電壓范圍從5V一直到1.8V，可直接連接各種處理器和控制器。

ADS8634/8非常適合要求嚴格的工業測量應用，其在-40°C至+125°C的工業溫度范圍內實現了完整規格，并采用小型QFN-24封裝。

特性

• 可選輸入范圍：
  ±10V、±5V、±2.5V、0V至10V，或
  0V至5V
  ，最高可達±12V（含外部參考）
• 無潛在轉換，最高可達1MSPS
• 卓越性能：
  12位無缺碼
  內長：±0.9 聲
  波 信噪比：71.8dB
• 高度集成：
  4通道或8通道輸入多路復用
  器溫度傳感器
  ，每個通道的內部電壓參考
  報警閾值
• 低功耗：
  14.45mW（1MSPS
  ）時 5.85mW（0.1MSPS
  ）靈活斷電模式
• 兼容SPI?的串行接口
• 擴展溫度范圍：
  –40°C至+125°C
• 小尺寸：4毫米×4毫米QFN封裝

參數

方框圖

ADS8634/8638 是德州儀器（TI）推出的兩款高集成度 SAR 架構 ADC，核心差異為通道數量（ADS8634：4 通道；ADS8638：8 通道），均支持 1MSPS 采樣率、軟件可選輸入范圍與豐富報警功能，適用于工業過程控制（PLC）、數據采集系統、高速閉環系統等場景，尤其適配需多通道雙極性信號測量的工業應用。

一、芯片基礎信息與核心特性

1. 基礎規格

• 型號與系列差異 ：屬于同一系列，僅通道數量不同（4 通道 / 8 通道），功能配置完全一致；文檔編號 SBAS541A，2011 年 5 月發布、2011 年 8 月修訂。
• 供電與溫度 ：模擬電源（AVDD）2.7V-5.25V，數字電源（DVDD）1.65V-5.25V，高壓電源（HVDD/HVSS）±10V-±15V；工作溫度 - 40°C 至 125°C，存儲溫度 - 65°C 至 150°C，滿足寬溫工業環境需求。
• 封裝與散熱 ：4mm×4mm 24 引腳 VQFN 封裝，結到環境熱阻 32.6°C/W，結到板熱阻 3.3°C/W，底部裸露焊盤需焊接至 PCB 接地平面，兼顧散熱與抗干擾性能。

2. 核心性能指標

• 分辨率與精度 ：12 位分辨率，無失碼；INL 最大 ±1.5LSB，DNL 最大 ±1.6LSB，總未調整誤差（TUE）±0.23% FS；偏移誤差 ±3LSB，增益誤差 ±8LSB，偏移溫度系數 0.75ppmFS/°C，增益溫度系數 1.2ppm/°C，溫漂特性優異。
• 輸入與動態性能 ：軟件可選雙極性（±2.5V/±5V/±10V）與單極性（0V-5V/0V-10V）輸入范圍，外部參考下可擴展至 ±12V；SNR 典型 71.8dB，THD 在 1kHz 時 - 81dB，SFDR 在 1kHz 時 - 83dB，全功率帶寬 1MHz；輸入電容 8pF，輸入泄漏電流在 125°C 時最大 200nA。
• 功耗與接口 ：1MSPS 采樣率下總功耗 14.45mW，0.1MSPS 時僅 5.85mW，支持靈活掉電模式；SPI 兼容串行接口，支持 16MHz-20MHz SCLK，數據輸出格式為 16 位（4 位通道地址 + 12 位轉換結果）。
• ESD 與可靠性 ：人體放電模型（HBM）±2000V，帶電器件模型（CDM）±500V，靜電防護能力滿足工業級要求；集成內部溫度傳感器，絕對精度 ±5% FS，支持設備溫度監測。

二、關鍵功能模塊與工作原理

1. 核心功能模塊

• 多通道采樣與靈活輸入 ：
  • 內置 4/8 通道輸入多路選擇器，支持手動掃描與自動掃描模式，自動掃描可自定義選擇待掃描通道，按升序循環采樣。
  • 輸入支持雙極性與單極性信號，通過軟件配置切換，每個通道可獨立分配輸入范圍，滿足不同傳感器信號適配需求；AINGND 引腳作為輸入公共端，支持 ±0.2V 地電位差，適配模塊化系統接地差異場景。
• 高集成輔助功能 ：
  • 集成 2.5V 內部參考（初始精度 ±1.2%，溫度漂移 20ppm/°C），支持 2.0V-3.0V 外部參考，參考引腳需并聯 10μF 去耦電容。
  • 內置每通道獨立高低報警功能，支持 12 位閾值與 4 位滯回設置，報警輸出可通過 AL_PD 引腳配置（主動高報警 / 低有效掉電），同時提供活躍報警標志與鎖定報警標志，便于故障追溯。
• 低功耗與溫度監測 ：
  • 支持異步掉電（AL_PD 引腳）與寄存器控制掉電，掉電狀態下各電源電流僅 5μA，低速率采樣時可通過縮短動態工作時間進一步降低功耗。
  • 集成內部溫度傳感器，可通過通道選擇寄存器臨時切換至溫度測量模式，溫度與輸出碼呈線性關系，支持溫度報警閾值配置。

2. 工作原理

• 采用逐次逼近寄存器（SAR）架構，采樣由 CS 引腳下降沿觸發，轉換過程通過 SCLK 時鐘完成，無轉換延遲；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 SAR 核心轉換為 12 位數字信號，轉換結果隨 SCLK 下降沿串行輸出。
• 輸入信號范圍由寄存器配置決定，雙極性信號采用偏移二進制格式輸出，單極性信號采用二進制格式輸出；報警功能通過數字比較器實時監測轉換結果與閾值關系，滿足條件時觸發報警引腳與標志位。

三、應用場景與設計建議

1. 典型應用

• 工業過程控制 ：PLC 模擬量輸入模塊，適配壓力、溫度等雙極性傳感器信號采集，通過多通道設計減少器件數量。
• 數據采集系統 ：多通道數據記錄儀，利用軟件可選輸入范圍與高集成特性，簡化系統外圍電路，降低設計復雜度。
• 高速閉環系統 ：需快速響應的工業閉環控制，1MSPS 采樣率與 71.8dB SNR 滿足高速高精度信號測量需求。

2. 設計注意事項

• 電源與去耦 ：AVDD、DVDD、HVDD/HVSS 需獨立供電，每個電源引腳就近并聯 0.1μF 陶瓷去耦電容，AVDD 與 DVDD 建議額外配置 1μF 電容，高壓電源需預留足夠紋波抑制。
• 輸入與參考設計 ：
  • 模擬輸入需匹配所選范圍，雙極性信號需保證共模電壓穩定，高阻抗信號源需在輸入端并聯旁路電容（推薦≥100pF），降低采樣毛刺影響。
  • 優先使用內部參考以簡化設計，若需更高精度可選用外部參考（如 REF30xx 系列），參考引腳與 REFGND 需短距離布線，減少干擾。
• 布局與接口 ：
  • 模擬區域與數字區域嚴格分區布線，模擬地與數字地共面且單點連接，HVDD/HVSS 布線需遠離模擬輸入通道，減少串擾。
  • SPI 接口需注意時序匹配，SCLK 最高頻率隨 DVDD 變化（1.8V 時 16MHz；3V/5V 時 20MHz），DOUT 引腳建議串聯 50Ω 終端電阻，降低傳輸反射。
• 報警與掉電配置 ：
  • 報警閾值需結合輸入范圍與傳感器特性設置，滯回值建議≥2LSB，避免頻繁觸發報警；AL_PD 引腳默認配置為掉電功能，需通過寄存器切換為報警輸出。
  • 低速率采樣時（<1MSPS），建議使用最高 SCLK 頻率，延長器件靜態工作時間，降低平均功耗。

四、關鍵配置要點

• 通道與掃描模式 ：通過 Auto-Md Ch-Sel 寄存器選擇自動掃描通道，Manual/Auto 寄存器切換掃描模式；手動模式需逐幀指定通道，自動模式按升序循環掃描選定通道。
• 輸入范圍配置 ：通過 Ch0-Ch3/Ch7 Range 寄存器為每個通道分配輸入范圍，支持不同通道配置不同范圍，也可通過 Manual/Auto 寄存器臨時覆蓋指定范圍。
• 報警與溫度監測 ：
  • 報警配置需切換至 Page1 寄存器，設置各通道高低報警閾值與滯回值，Page0 寄存器可讀取報警標志位。
  • 溫度測量需先通過 Aux-Config 寄存器啟用溫度傳感器，再通過通道選擇寄存器選擇溫度傳感器通道，測量完成后切換回正常通道掃描。