在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著系統(tǒng)的性能和精度。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的兩款明星產(chǎn)品——ADS8327和ADS8328，這兩款16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以其低功耗、高采樣率和出色的性能，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競爭力。

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產(chǎn)品概述

ADS8327是一款低功耗、16位、500-kSPS的單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有單極性輸入。而ADS8328則在此基礎(chǔ)上增加了一個(gè)2選1的輸入多路復(fù)用器（MUX），支持雙通道輸入，并且可以通過編程選擇TAG位輸出。這兩款轉(zhuǎn)換器都采用了基于電容的逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，內(nèi)置采樣保持功能，能夠提供高速、寬電壓范圍的串行接口，還支持多芯片級(jí)聯(lián)模式，非常適合對(duì)性能和靈活性有較高要求的應(yīng)用。

關(guān)鍵特性分析

電源與功耗

ADS8327/28的模擬電源電壓范圍為2.7V至5.5V，接口電源電壓范圍為1.65V至1.5倍的模擬電源電壓。在500 kHz采樣率、+VA = 2.7V、+VBD = 1.8V的條件下，功耗僅為10.6mW，展現(xiàn)出了出色的低功耗特性。此外，它們還提供了多種電源管理模式，包括深度掉電模式、休眠模式和自動(dòng)休眠模式，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求靈活調(diào)整功耗，延長設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

性能指標(biāo)

• 直流性能：積分非線性（INL）典型值為±1.5 LSB，最大值為±2 LSB；微分非線性（DNL）典型值為±0.6 LSB，最大值為±1 LSB。在2.7V電源電壓下，失調(diào)誤差最大值為±0.5 mV；在5V電源電壓下，失調(diào)誤差最大值為±1 mV。這些指標(biāo)保證了轉(zhuǎn)換器在直流信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)的高精度。
• 交流性能：在10 kHz輸入頻率下，信噪比（SNR）可達(dá)91 dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）可達(dá)100 dB，總諧波失真（THD）可達(dá) -96 dB。這些優(yōu)秀的交流性能使得ADS8327/28能夠在高頻信號(hào)處理中表現(xiàn)出色。

接口與功能

• 串行接口：支持SPI/DSP兼容的串行接口，串行時(shí)鐘（SCLK）頻率最高可達(dá)50 MHz，能夠滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
• 內(nèi)置時(shí)鐘：內(nèi)置轉(zhuǎn)換時(shí)鐘（CCLK），頻率范圍為10.5 MHz至12.2 MHz，也可以選擇使用外部串行時(shí)鐘作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，方便系統(tǒng)同步。
• 可編程功能：支持軟件復(fù)位、全局轉(zhuǎn)換啟動(dòng)（CONVST）、可編程狀態(tài)/極性的結(jié)束轉(zhuǎn)換信號(hào)（EOC/INT）、可編程TAG位輸出以及自動(dòng)/手動(dòng)通道選擇模式等功能，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。

應(yīng)用場景

ADS8327/28的高性能和豐富功能使其在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，包括通信、傳感器接口、醫(yī)療儀器、磁力計(jì)、工業(yè)過程控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)測試設(shè)備等。在這些應(yīng)用中，它們能夠準(zhǔn)確地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，為系統(tǒng)的控制和決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

模擬輸入設(shè)計(jì)

• 輸入范圍：輸入電壓范圍為0V至VREF，輸入電容約為45 pF。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保輸入信號(hào)的電壓和電流在規(guī)定范圍內(nèi)，以保證轉(zhuǎn)換器的線性度和性能。
• 驅(qū)動(dòng)放大器選擇：建議使用低噪聲的運(yùn)算放大器，如德州儀器的OPA365、OPA827或THS4031，來驅(qū)動(dòng)模擬輸入。驅(qū)動(dòng)放大器的帶寬可以根據(jù)最小采集時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，以滿足系統(tǒng)的要求。
• 輸入匹配：為了減少噪聲和誤差，需要確保驅(qū)動(dòng)+IN和 -IN輸入的信號(hào)源的輸出阻抗匹配，避免因輸入信號(hào)的不同建立時(shí)間而導(dǎo)致的失調(diào)誤差、增益誤差和線性度誤差。

參考電壓設(shè)計(jì)

ADS8327/28可以使用外部參考電壓，參考電壓范圍為0.3V至4.2V。為了保證轉(zhuǎn)換器的性能，需要提供干凈、低噪聲、良好去耦的參考電壓。建議使用低噪聲的帶隙參考源，如REF3240，并在REF+和REF - 引腳之間連接一個(gè)10μF的陶瓷去耦電容，且該電容應(yīng)盡可能靠近器件引腳。

轉(zhuǎn)換時(shí)鐘設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘可以選擇內(nèi)置振蕩器或外部串行時(shí)鐘。內(nèi)置振蕩器的頻率最低為10.5 MHz，在深度掉電模式或使用SCLK作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘時(shí)，振蕩器會(huì)關(guān)閉。如果選擇使用外部串行時(shí)鐘作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，需要注意SCLK的頻率和占空比，以確保系統(tǒng)的同步和穩(wěn)定性。

通道選擇與轉(zhuǎn)換啟動(dòng)

• 通道選擇：ADS8328支持手動(dòng)和自動(dòng)通道選擇模式。在手動(dòng)通道選擇模式下，需要通過向命令寄存器（CMR）寫入通道號(hào)來選擇采集通道；在自動(dòng)通道選擇模式下，轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)按順序采集通道0和通道1的信號(hào)。
• 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)：轉(zhuǎn)換可以通過將CONVST引腳拉低至少40 ns來啟動(dòng)，也可以通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)。CONVST信號(hào)獨(dú)立于FS/CS，因此可以在多個(gè)轉(zhuǎn)換器同時(shí)采樣保持的應(yīng)用中使用一個(gè)公共的CONVST信號(hào)。

數(shù)字接口設(shè)計(jì)

• 串行通信：串行接口以FS/CS的下降沿開始一個(gè)周期，數(shù)據(jù)在EOC時(shí)被送到輸出寄存器，并在FS/CS的下降沿出現(xiàn)在SDO輸出引腳。輸出數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿有效，主機(jī)處理器可以在該時(shí)刻讀取數(shù)據(jù)。
• 靈活性：串行接口支持CPOL = 0、CPHA = 1或CPOL = 1、CPHA = 0的模式，具有很高的靈活性。

總結(jié)

ADS8327和ADS8328是兩款性能卓越的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它們?cè)诘凸摹⒏呔群挽`活性方面表現(xiàn)出色。通過合理的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，可以充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，滿足各種復(fù)雜的電子系統(tǒng)需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和要求，仔細(xì)考慮模擬輸入、參考電壓、轉(zhuǎn)換時(shí)鐘、通道選擇和數(shù)字接口等方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。希望本文能夠?yàn)?a href="http://www.3532n.com/v/tag/125/" target="_blank">電子工程師們?cè)谑褂肁DS8327/28進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有價(jià)值的參考。你在使用這兩款轉(zhuǎn)換器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。