SGM51622S8/SGM51652S8：高性能8通道16位雙極性輸入同步采樣ADC

在電子設計領域，模擬到數字的轉換是一個關鍵環節，對于需要高精度和多通道采樣的應用場景，一款優秀的ADC芯片至關重要。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO推出的SGM51622S8和SGM51652S8這兩款16位、8通道同步采樣、高精度逐次逼近（SAR）模擬 - 數字轉換器（ADC）。

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一、產品概述

SGM51622S8和SGM51652S8采用單極5V電源供電，支持真正的雙極性±10V和±5V輸入，輸入范圍可通過硬件引腳配置。這兩款芯片在輸入端提供高達±20V的過壓保護，并且自帶片內高精度、低漂移（8ppm/℃）的參考電壓。它們的輸入阻抗為1MΩ，且與輸入范圍選擇無關，同時支持高速串行和并行接口。芯片采用綠色LQFP - 10×10 - 64L封裝，工作溫度范圍為 - 40℃至 + 125℃。

二、產品特性

2.1 多通道同步采樣

• SGM51652S8支持所有通道同時以500kSPS的速度采樣。
• SGM51622S8支持所有通道同時以250kSPS的速度采樣。

2.2 雙極性模擬輸入范圍

提供±10V和±5V兩種真正的雙極性模擬輸入范圍，可根據實際需求靈活選擇。

2.3 電源供應

采用單5V模擬電源和1.65V至5V的VDRIVE電源，滿足不同的電源需求。

2.4 輸入緩沖

具有1MΩ的模擬輸入阻抗，可有效減少信號失真。

2.5 片內參考

片內集成了精確的參考電壓和參考緩沖，提高了轉換的精度。

2.6 可配置過采樣

具備可配置的過采樣功能和數字濾波器，可根據需要提高信噪比。

2.7 接口靈活

支持靈活的并行接口或串行接口，且串行接口與SPI兼容。

2.8 高性能指標

• 信噪比（SNR）：SGM51622S8典型值為93dB，SGM51652S8典型值為93.5dB。
• 總諧波失真（THD）：SGM51622S8典型值為 - 105dB，SGM51652S8典型值為 - 99dB。
• 積分非線性（INL）：兩款芯片典型值均為±1.5LSB。
• 微分非線性（DNL）：SGM51622S8典型值為 + 1LSB/ - 0.65LSB，SGM51652S8典型值為 + 1.5LSB/ - 0.8LSB。
• ESD額定值：模擬輸入通道的ESD額定值為7kV。

三、應用領域

• 電力線監測與保護系統：能夠準確采集電力線上的電壓、電流等信號，為電力系統的安全運行提供保障。
• 儀器儀表與控制系統：適用于各種高精度的測量和控制設備，確保數據的準確性和可靠性。
• 多軸傳感器系統：可同時對多個軸的傳感器信號進行采樣，滿足復雜系統的需求。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳配置

芯片采用LQFP - 10×10 - 64L封裝，引腳布局合理，方便與其他電路進行連接。

4.2 引腳功能

• 電源引腳：AVCC為模擬電源引腳，AGND為模擬地引腳，VDRIVE為邏輯接口電源引腳。
• 控制引腳：如OS0、OS1、OS2用于過采樣模式設置；nPAR/SER/BYTE SEL用于并行/串行/字節接口設置；nSTBY用于待機模式設置；RANGE用于模擬輸入范圍設置等。
• 輸入輸出引腳：AIN_1P - AIN_8N為模擬輸入引腳，DB0 - DB15為并行接口輸出數據引腳，DOUTA - DOUTD為串行接口數據輸出引腳。

五、電氣特性

5.1 動態性能

在不同的輸入頻率和過采樣條件下，芯片的信噪比、總諧波失真等動態性能指標表現出色。例如，在過采樣16倍、±10V范圍、fIN = 130Hz的條件下，SGM51622S8的SNR典型值為93dB，SGM51652S8的SNR典型值為93.5dB。

5.2 DC精度

積分非線性（INL）和微分非線性（DNL）等DC精度指標也非常優秀，確保了轉換結果的準確性。

5.3 其他特性

還包括輸入電壓范圍、輸入電流、輸入電容、參考輸入/輸出等方面的特性，具體參數可參考數據手冊。

六、時序規格

芯片的時序規格規定了各種信號的時間要求，如CONVST A和CONVST B的上升沿觸發轉換，BUSY信號的高低電平變化表示轉換狀態等。在設計電路時，必須嚴格按照時序規格進行操作，以確保芯片的正常工作。

七、典型性能特性

通過一系列的圖表展示了芯片在不同條件下的典型性能，如FFT圖、DNL和INL曲線、SNR和THD與輸入頻率的關系等。這些特性有助于工程師更好地了解芯片的性能，從而進行合理的設計。

八、詳細描述

8.1 轉換器細節

兩款芯片均為單極5V供電的SAR ADC，支持真正的雙極性信號輸入。SGM51622S8的采樣速度為250kHz，SGM51652S8的采樣速度為500kHz。

8.2 模擬輸入

• 輸入范圍：通過設置RANGE引腳的邏輯電壓來選擇±10V或±5V的輸入范圍。
• 輸入阻抗：每個通道的輸入阻抗為1MΩ。
• 輸入鉗位保護：芯片具有輸入過壓保護（OVP）電路，可防止輸入電壓過高對芯片造成損壞。
• 抗混疊濾波器：內部集成了二階低通濾波器，可有效濾除高頻噪聲。

8.3 跟蹤與保持放大器

芯片的工作過程可分為采樣、轉換和跟蹤三個階段，通過CONVST x信號的上升沿觸發采樣，轉換完成后BUSY信號變低，進入跟蹤模式。

8.4 ADC傳輸函數

芯片輸出代碼采用二進制補碼格式，其理想傳輸函數與輸入電壓和參考電壓有關。

8.5 內部/外部參考

芯片可使用內部2.5V參考電壓或外部參考電壓，通過REF SELECT引腳進行選擇。在使用參考電壓時，需要在REFIN/REFOUT引腳和REFGND引腳之間連接適當的去耦電容。

8.6 典型連接圖

提供了典型的連接電路，包括電源引腳、參考引腳和輸入輸出引腳的連接方式。同時，還介紹了芯片的兩種低功耗模式：待機模式和關機模式，以及如何配置芯片進入相應的模式。

8.7 轉換控制

可通過將CONVST A和CONVST B連接在一起實現所有8個輸入通道的同步采樣，也可分別控制V1 - V4通道和V5 - V8通道的采樣和轉換。

8.8 數字接口

芯片支持并行接口、串行接口和并行字節接口三種工作模式，可根據實際需求進行選擇。

8.9 數字濾波器

內部集成了可配置的低通數字濾波器，通過OS2、OS1和OS0引腳設置過采樣率。過采樣率的增加可提高信噪比，但會降低等效 - 3dB頻率帶寬。

九、總結

SGM51622S8和SGM51652S8是兩款性能優異的8通道16位雙極性輸入同步采樣ADC，具有多通道同步采樣、雙極性輸入范圍、高精度、低功耗等優點。在電力、儀器儀表、傳感器等領域具有廣泛的應用前景。電子工程師在設計相關電路時，可以根據實際需求選擇合適的芯片，并嚴格按照數據手冊的要求進行設計和調試，以確保系統的穩定性和可靠性。

大家在使用這兩款芯片的過程中，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。