AD7938/AD7939：高速低功耗8通道ADC的卓越之選

在電子設計領域，模擬到數字的轉換是一個關鍵環節，而ADC（模擬 - 數字轉換器）的性能直接影響著整個系統的精度和效率。今天，我們來深入探討Analog Devices推出的AD7938/AD7939，這兩款12位和10位的高速、低功耗逐次逼近型ADC，它們在眾多應用場景中展現出了卓越的性能。

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1. 產品概述

AD7938/AD7939能夠在2.7 V至5.25 V的單電源下工作，最高吞吐量可達1.5 MSPS。它們集成了低噪聲、寬帶寬的差分跟蹤保持放大器，可處理高達50 MHz的輸入頻率。這兩款芯片采用先進設計技術，在高吞吐量下實現了極低的功耗，并且提供了靈活的電源管理選項。

2. 主要特性

2.1 高吞吐量與低功耗

這兩款ADC在實現1.5 MSPS高吞吐量的同時，功耗控制出色。在3 V電源、1.5 MSPS的條件下，最大功耗僅6 mW；5 V電源、1.5 MSPS時，最大功耗為13.5 mW。這種低功耗特性使得它們在對功耗敏感的應用中具有很大優勢，比如電池供電的設備。

2.2 多通道與靈活輸入配置

AD7938/AD7939擁有8個模擬輸入通道，并配備通道序列器。用戶可以通過軟件配置模擬輸入，支持8通道單端輸入、4通道全差分輸入、4通道偽差分輸入和7通道偽差分輸入等多種模式，滿足不同應用場景的需求。

2.3 精確的片上參考

片上集成了2.5 V參考，精度高，在25°C時最大誤差為±0.2%，溫度系數最大為25 ppm/°C。這個精確的參考源為ADC的轉換提供了穩定的基準，有助于提高轉換精度。

2.4 靈活的輸出編碼與接口

輸出編碼可通過控制寄存器選擇為二進制或二進制補碼。同時，它們具備高速并行接口，支持字/字節模式，方便與微處理器和DSP進行接口。此外，VDRIVE功能允許并行接口直接連接到3 V或5 V的處理器系統，而不受VDD的影響。

2.5 無流水線延遲

AD7938/AD7939沒有流水線延遲，這意味著在需要實時處理的應用中，能夠及時準確地輸出轉換結果，提高系統的響應速度。

2.6 精確的采樣控制

通過CONVST輸入可以精確控制采樣時刻，并實現一次性轉換控制。輸入信號在CONVST的下降沿采樣，同時轉換也在此時啟動。

3. 性能指標

3.1 動態性能

在50 kHz輸入頻率下，AD7938的SINAD（信噪失真比）在差分模式下最小為69 dB，單端模式下最小為67 dB；AD7939在差分模式下最小為61 dB，單端模式下最小為60 dB。這些指標表明它們在處理高頻信號時具有良好的性能。

3.2 直流精度

AD7938的分辨率為12位，積分非線性最大為±1 LSB（差分模式）和±1.5 LSB（單端模式）；AD7939的分辨率為10位，積分非線性最大為±0.5 LSB。這些精度指標保證了轉換結果的準確性。

3.3 模擬輸入范圍

模擬輸入范圍可通過控制寄存器中的RANGE位進行選擇，可選范圍為0 V至VREF或0 V至2 × VREF。不同的輸入范圍可以適應不同的信號源。

4. 工作模式

4.1 電源模式

AD7938/AD7939提供了四種電源模式：正常模式、自動關機模式、自動待機模式和完全關機模式。用戶可以根據實際應用需求，通過控制寄存器中的PM1和PM0位來選擇合適的電源模式，以實現最佳的功耗 - 吞吐量比。

4.2 序列器操作

序列器功能允許用戶預先選擇要轉換的通道序列。通過設置控制寄存器中的SEQ和SHADW位，可實現傳統多通道操作、可編程序列操作和連續序列操作等不同模式，提高了系統的靈活性和效率。

5. 應用提示

5.1 接地與布局

在PCB設計中，應將模擬和數字部分分開，并使用獨立的接地平面。數字和模擬接地平面應在一點連接，形成星型接地。同時，要注意避免數字線路在芯片下方布線，以減少噪聲耦合。

5.2 電源去耦

所有模擬電源都應使用10 μF鉭電容和0.1 μF電容并聯進行去耦，并將這些電容盡可能靠近芯片放置，以提供低阻抗路徑，減少電源線上的干擾。

5.3 模擬輸入驅動

對于交流應用，建議在模擬輸入引腳使用RC低通濾波器，以去除高頻成分。當諧波失真和信噪比要求較高時，應使用低阻抗源驅動模擬輸入，必要時可使用輸入緩沖放大器。

6. 總結

AD7938/AD7939憑借其高吞吐量、低功耗、多通道靈活配置、精確的參考源和豐富的工作模式等優點，成為了許多應用領域的理想選擇。無論是工業自動化、通信設備還是醫療儀器等，都能通過這兩款ADC實現高效、準確的模擬到數字的轉換。電子工程師在設計相關系統時，可以充分利用它們的特性，優化系統性能。大家在實際應用中是否遇到過類似ADC的使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。