在電子設計領域，模擬到數字的轉換是一個至關重要的環節，它直接影響著系統的性能和精度。今天，我們就來深入探討一下德州儀器（TI）的兩款高性能18位、1.25MSPS的Delta-Sigma模數轉換器（ADC）——ADS1625和ADS1626。

文件下載：ads1626.pdf

產品概述

ADS1625和ADS1626是高速、高精度的Delta-Sigma ADC，具備18位的分辨率。它們的數據速率高達1.25MSPS，帶寬（-3dB）為615kHz，通帶紋波小于±0.0025dB（至550kHz）。這兩款器件在高速運行時表現出色，信噪比（SNR）高達93dB，總諧波失真（THD）低至 -101dB，無雜散動態范圍（SFDR）高達103dB。其中，ADS1626還包含一個可調節的先入先出（FIFO）緩沖器，用于輸出數據。

關鍵特性

高性能指標

• 數據速率：1.25MSPS的高速數據轉換能力，能夠滿足大多數高速數據采集應用的需求。
• 信噪比：高達93dB的SNR，確保了在復雜信號環境下能夠準確地采集和轉換信號。
• 總諧波失真：低至 -101dB的THD，有效減少了信號失真，提高了信號的質量。
• 無雜散動態范圍：高達103dB的SFDR，保證了在存在雜散信號的情況下，仍能準確地分辨出有用信號。

靈活的配置選項

• 可調節的FIFO（僅ADS1626）：通過FIFO_LEV[2:0]引腳可以設置FIFO的深度，為數據采集和處理提供了更多的靈活性。
• 可選的片上參考：可以選擇使用內部或外部的電壓參考，滿足不同應用場景的需求。

寬輸入范圍和高線性度

• 寬輸入范圍：支持非常寬的輸入信號范圍，對于VREF = 3V，滿量程輸入電壓為±4.4V，降低了出現超出范圍信號的可能性。
• 高線性度：積分非線性（INL）和微分非線性（DNL）指標優秀，確保了輸出代碼的準確性和線性度。

低功耗設計

• 可調節的功耗：通過外部電阻可以控制模擬功耗，在低速運行時可以降低功耗。
• 掉電模式：通過PD引腳可以將所有電路關閉，進一步降低功耗。

電氣特性

模擬輸入

ADS1625/6測量差分信號VIN = (AINP - AINN) ，相對于差分參考VREF = (VREFP - VREFN) 。滿量程差分輸入電壓為1.467VREF，推薦輸入范圍為±1.165VREF（-2dBFS），以實現最佳的模擬性能。

動態指標

在不同的輸入頻率和信號幅度下，ADS1625/6都能保持良好的動態性能，如SNR、THD、SFDR等指標都表現出色。

數字濾波器特性

數字濾波器具有低紋波、線性相位的特點，通帶范圍為0 - 550kHz，通帶紋波小于±0.0025dB，-3dB帶寬為615kHz，阻帶衰減為72dB。

引腳功能和連接

ADS1625/6采用TQFP-64封裝，引腳功能豐富，包括模擬輸入、數字輸入輸出、電源引腳等。在連接時，需要注意各個引腳的功能和特性，確保正確連接和使用。

模擬引腳

• AGND：模擬地
• AVDD：模擬電源
• AINN：負模擬輸入
• AINP：正模擬輸入
• RBIAS：用于外部模擬偏置設置電阻的端子

數字引腳

• REFEN：內部參考使能
• PD：掉電控制
• DVDD：數字電源
• DGND：數字地
• RESET：復位數字濾波器
• CS：芯片選擇
• RD：讀使能
• OTR：模擬輸入超出范圍指示
• DRDY：數據準備好信號
• DOUT[17:0]：數據輸出

FIFO引腳（僅ADS1626）

• FIFO_LEV[2:0]：設置FIFO的深度

應用電路設計

驅動輸入電路

外部驅動電路需要能夠處理ADS1625/6內部開關電容的負載，推薦使用單端或差分運算放大器來驅動輸入。同時，需要注意輸入信號的共模電壓和絕對輸入電壓的范圍，以確保最佳性能。

參考輸入電路

ADS1625可以使用內部或外部的電壓參考，在使用外部參考時，需要將REFEN引腳置高，同時確保外部參考電壓在規定的范圍內。在使用內部參考時，需要將REFEN引腳置低，并進行良好的旁路處理。

時鐘輸入電路

ADS1625/6需要一個高質量的外部時鐘信號，推薦使用晶體時鐘振蕩器作為CLK源，以確保最佳性能。同時，需要注意時鐘信號的抖動，避免影響SNR性能。

數據處理和接口

數據格式

18位輸出數據采用二進制補碼格式，正常運行時，輸出代碼范圍在200A8h至1FF57h之間。

數據檢索

數據檢索通過簡單的并行接口進行控制，DRDY輸出的下降沿表示有新數據可用。在ADS1625上，可以將CS和RD信號都置低；在ADS1626上，當FIFO使能時，只有CS可以置低，RD需要進行切換以操作FIFO。

復位操作

ADS1625和禁用FIFO的ADS1626可以通過將RESET引腳置低進行異步復位；啟用FIFO的ADS1626需要不同的復位序列，具體操作可以參考文檔中的說明。

FIFO功能（僅ADS1626）

ADS1626的FIFO可以臨時存儲輸出數據，為數據采集和處理提供了更多的靈活性。通過FIFO_LEV[2:0]引腳可以設置FIFO的深度，不同的設置對應不同的DRDY周期。在使用FIFO時，需要注意數據的讀取和處理，避免出現FIFO操作中斷的情況。

功耗管理

模擬功耗

通過連接在RBIAS引腳和模擬地之間的外部電阻可以設置模擬電流水平，從而控制模擬功耗。在使用較慢的CLK頻率時，可以降低模擬電流，減少功耗。

掉電模式

當不使用時，可以將PD引腳置低，將所有電路關閉，包括電壓參考。在退出掉電模式后，需要等待參考啟動，并確保調制器和數字濾波器穩定后再進行數據采集。

布局注意事項

為了實現ADS1625/6的最佳性能，需要注意PCB布局。使用良好的高速技術，將關鍵電容盡可能靠近引腳放置，包括模擬和參考輸入以及電源引腳的電容。同時，需要注意接地平面的設計，可以選擇單公共平面或兩個單獨的平面（模擬地和數字地），并進行適當的隔離和連接。

應用案例

ADS1625和ADS1626適用于多種應用場景，如科學儀器、自動化測試設備、數據采集、醫學成像和振動分析等。在這些應用中，它們的高性能和靈活性能夠滿足不同的需求，為系統的設計和開發提供了有力的支持。

總結

ADS1625和ADS1626是兩款非常優秀的18位ADC，具有高速、高精度、低功耗、靈活配置等優點。在實際應用中，我們需要根據具體的需求選擇合適的器件，并注意電路設計、布局和功耗管理等方面的問題，以充分發揮它們的性能優勢。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和使用這兩款器件，為電子設計帶來更多的可能性。

你在使用ADS1625/6的過程中遇到過哪些問題？或者有什么獨特的應用經驗？歡迎在評論區分享交流！