在電子設計領域，模擬 - 數字轉換器（ADC）是連接模擬世界和數字世界的關鍵橋梁。德州儀器（TI）的ADS822和ADS825作為兩款高性能的10位、40MHz采樣ADC，在眾多應用場景中展現出了卓越的性能。今天，我們就來深入探討這兩款ADC的特點、性能參數以及應用設計要點。

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產品特性與概述

突出特性

ADS822和ADS825具有一系列令人矚目的特性。它們擁有高信噪比（SNR），達到60dB，高無雜散動態范圍（SFDR）為72dBFS，能夠有效減少信號中的噪聲和雜散信號，保證信號轉換的準確性。同時，它們的功耗較低，正常工作時為190mW，還具備掉電模式，功耗可降至20mW，這對于需要長時間運行或對功耗敏感的應用來說非常重要。此外，它們支持內部/外部參考選項，可選擇單端或全差分模擬輸入，輸入范圍可編程，微分非線性（DNL）低至0.5LSB，并且能夠在單+5V電源下穩定工作。

產品描述

這兩款ADC采用流水線式CMOS架構，由九個內部級組成。每個級將數據輸入到數字誤差校正邏輯中，確保在10位水平上具有出色的差分線性度，且不會出現丟失碼的情況。輸出數據在時鐘上升沿變為有效，由于流水線架構，數據延遲為5個時鐘周期。其模擬輸入為差分跟蹤保持結構，結合緊密匹配的電容器，在高速采樣時能實現高水平的交流性能。

性能參數詳解

絕對最大額定值

在使用ADS822和ADS825時，需要注意其絕對最大額定值。例如，電源電壓（+VS）最大為+6V，模擬輸入范圍為0.3V至(+Vs + 0.3V)，邏輯輸入范圍同樣為0.3V至(+Vs + 0.3V)，結溫最高為+150°C等。超過這些額定值可能會對器件造成永久性損壞，長時間處于絕對最大條件下還可能影響器件的可靠性。

電氣特性

在全指定溫度范圍（TA = -40°C至+85°C）、VS = +5V、單端輸入范圍為1.5V至3.5V、采樣率為40MHz且使用外部參考的條件下，ADS822和ADS825展現出了優秀的電氣性能。

• 分辨率：均為10位，能夠滿足大多數中等精度的應用需求。
• 動態特性：在不同頻率下，它們的差分線性誤差、積分非線性誤差、無雜散動態范圍、雙音互調失真、信噪比等指標都表現出色。例如，在f = 1MHz時，SFDR可達72dBFS，SNR為60dB，這些指標保證了在通信、視頻等領域的應用中能夠準確地轉換信號。
• 功耗：正常工作時功耗為190mW，掉電模式下功耗僅為20mW，有效降低了系統的整體功耗。

引腳配置與時序

引腳描述

ADS822和ADS825采用SSOP - 28封裝，每個引腳都有其特定的功能。例如，GND為接地引腳，Bit1 - Bit10為數據位輸出引腳，OE為輸出使能引腳，PD為掉電控制引腳，CLK為轉換時鐘輸入引腳等。通過合理配置這些引腳，可以實現不同的功能和工作模式。

時序圖

從時序圖中可以看出，轉換時鐘周期（CONV）的最小值為25ns，時鐘脈沖低電平時間和高電平時間典型值均為12.5ns，孔徑延遲典型值為3ns。這些時序參數對于確保ADC的正常工作和準確數據采集至關重要。

應用設計要點

理論操作

ADS822和ADS825的模擬輸入可以采用單端或差分驅動方式。在單端模式下，輸入跟蹤保持電路會將模擬輸入信號進行單端到差分的轉換。通常情況下，單端模式的實現更為簡單，并且這兩款ADC的額定規格也是在單端模式下進行表征的。

模擬輸入驅動

在驅動模擬輸入時，需要根據具體的應用需求和系統結構選擇最佳的接口配置。例如，通信應用通常處理不包含直流的頻段，而成像應用則需要正確保持恢復后的直流電平。ADS822和ADS825提供了輸入范圍選擇（RSEL引腳）和外部參考選項，為不同應用提供了靈活性。

輸入配置

• AC - 耦合、單電源接口：當所有組件由單+5V電源供電時，可采用這種配置。通過合理設置RSEL引腳和參考電壓，結合電阻和電容的使用，可以實現良好的交流性能。例如，使用兩個1.62kΩ電阻創建約+2.5V的共模電壓來偏置驅動放大器的輸入，同時在運算放大器輸出和ADC輸入之間添加小串聯電阻可以減少噪聲。
• AC - 耦合、雙電源接口：如果選擇的放大器采用雙電源工作，這種配置可以充分利用低失真運算放大器的優勢。通過電容耦合單端信號到ADC輸入，并使用兩個電阻連接上下參考電壓來滿足共模要求。
• DC - 耦合與電平轉換：對于需要信號路徑包含直流的應用，需要進行直流耦合和電平轉換。可以使用雙運算放大器來驅動輸入并進行電平轉換，通過調整電阻值來校正輸入之間的直流電壓差。
• 單端到差分配置（變壓器耦合）：當需要將單端信號源轉換為差分信號輸入到ADS822和ADS825時，RF變壓器是一個不錯的選擇。選擇具有中心抽頭的變壓器，并通過交流接地中心抽頭來產生差分信號擺動。這種配置可以在較寬的輸入頻率范圍內實現良好的SFDR性能。

參考操作

ADS822和ADS825的內部參考電路由帶隙電壓參考、上下參考驅動和電阻參考梯組成。通過設置RSEL引腳和INT/EXT引腳，可以選擇不同的輸入范圍和參考模式。在使用外部參考時，需要確保外部參考電壓在規定的范圍內。同時，為了保證參考配置的正常工作，需要在所有參考引腳處提供良好的旁路電容，以減少時鐘饋通。

數字輸入和輸出

• 時鐘輸入要求：時鐘抖動對高速、高分辨率ADC的SNR性能至關重要。ADS822和ADS825在CLK輸入的上升沿采樣輸入信號，因此該邊沿的抖動應盡可能小。在欠采樣應用中，更要特別注意時鐘抖動。時鐘輸入應被視為模擬輸入，以實現最高性能。ADS825的時鐘輸入可以由3V或5V邏輯電平驅動，使用低電壓邏輯（3V）可能會改善轉換器的交流性能。
• 數字輸出：輸出數據格式為正直偏移二進制代碼，可通過反轉最高有效位（MSB）輕松轉換為二進制補碼。為了減少對ADC性能的影響，應盡量降低數據線上的電容負載。如果需要，可以使用外部緩沖器或鎖存器來隔離數字噪聲。
• 數字輸出驅動器（VDRV）：ADS822具有專門的輸出邏輯驅動器電源引腳VDRV，可設置為+5V或+3V以產生相應的邏輯電平。建議使用+3V邏輯電源，以降低輸出級的功耗和電源線上的電流毛刺。

接地和去耦

在高頻設計中，正確的接地和去耦非常重要。ADS822和ADS825應被視為模擬組件，盡可能使用模擬電源供電。所有接地連接在內部連接在一起，應直接連接到覆蓋轉換器周圍PCB區域的模擬接地平面。同時，要將模擬信號走線與數字線路分開，以防止噪聲耦合到模擬信號路徑。在所有電源和參考引腳處應提供足夠的旁路電容，以減少高頻電流瞬變和時鐘饋通。

封裝與訂購信息

ADS822和ADS825提供了多種封裝和訂購選項，如SSOP - 28封裝。不同的訂購編號對應不同的包裝數量和運輸方式，用戶可以根據自己的需求進行選擇。同時，還需要注意產品的狀態、材料類型、RoHS合規性、引腳鍍層/球材料、MSL評級/峰值回流溫度以及工作溫度范圍等信息。

綜上所述，德州儀器的ADS822和ADS825是兩款性能卓越、功能豐富的10位ADC，適用于醫療成像、測試設備、計算機掃描儀、通信和視頻數字化等眾多領域。在設計應用時，我們需要充分了解它們的特性和參數，合理選擇輸入配置、參考模式和數字接口，同時注意接地和去耦等細節，以確保系統能夠發揮出最佳性能。希望本文能為電子工程師們在使用這兩款ADC時提供一些有價值的參考。你在使用類似ADC時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。