16位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8412的功能特點(diǎn)及應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、概述

ADS8412是德州儀器公司推出的一款2Msps采樣速率的16位逐次逼近（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。采用P8/P16并行輸出，帶有內(nèi)部時(shí)鐘和基準(zhǔn)電壓源，無(wú)丟失碼，2MHz采樣頻率時(shí)的功耗為175mW，SNR為90dB。ADS8412是單極單端輸入范圍，有16位和8位可選擇接口，零等待時(shí)間，高速并行接口，8位/16位總線傳輸，48引腳TQFP封裝，所有輸入端ESD保護(hù)電壓達(dá)1000V，可用在DWDM、儀表、高速高分辨率零等待數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器接口、醫(yī)療儀器及通信領(lǐng)域。芯片封裝型式和引腳排列如圖1所示。

ADS8412的主要工作特性如下：

·2MHz采樣頻率；

·高溫下16位無(wú)失真輸出特性；

·零等待時(shí)間；

·內(nèi)置基準(zhǔn)源，提供4.096V參考電壓

·片上基準(zhǔn)源緩沖器；

·高速并行接口；

·在2MHz典型模式下功耗為175mW；

·寬動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字電源；

·8/16位數(shù)據(jù)總線傳輸；

·48引腳TQFP封裝；

·輸入端ESD保護(hù)電壓達(dá)1000V。

2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

ADS8412的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，芯片由逐次逼近轉(zhuǎn)換器（SAR）、比較器、CDAC等組成。表1給出了引腳名稱及功能描述。

表1 ADS8412引腳名稱及功能描述

3、設(shè)計(jì)原則

ADS8412是一款高速率的逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器?；陔姾稍俜峙涞慕Y(jié)構(gòu)使其擁有采樣/保持功能。轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由芯片內(nèi)部產(chǎn)生，360ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間可保護(hù)2MHz的數(shù)據(jù)吞吐，模擬輸入信號(hào)由+IN和-I兩個(gè)引腳提供。

3．1 基準(zhǔn)源

ADS8412可在3.9V～4.2V范圍的外部參考電壓下工作，還可通過(guò)內(nèi)部基準(zhǔn)源提供參考電壓。當(dāng)使用內(nèi)部參考電壓時(shí)，引腳2（REFOUT）必須和引腳1連接（REFIN）。引腳2（REFOUT）和引腳48（REFM）之間應(yīng)接1個(gè)0.1μF去耦電容，引腳47（REFIN）和引腳48（REFM）之間接1個(gè)1μF的存儲(chǔ)電容器。轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部參考電壓是雙緩沖的，使用外部參考電壓時(shí)，二級(jí)緩沖在外部基準(zhǔn)源和CDAC之間起隔離作用。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，該緩沖用來(lái)為CDAC所有的電容器充電。使用外部參考電壓時(shí)，引腳1（REFOUT）應(yīng)懸空。

3．2 模擬輸入

當(dāng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)入保持模式時(shí)，+IN和-IN兩個(gè)引腳之間的差分輸入電壓被內(nèi)部電容器組采集。+IN和-IN的輸入范圍均為-0.2V到（Vref+0.2V）之間。輸入信號(hào)電壓的幅值（相當(dāng)于+IN-（-IN））應(yīng)被限定在-Vref到Vref之間。為使噪聲最小化，應(yīng)使用帶低通濾波器的低帶寬輸入信號(hào)。

3．3 數(shù)字接口

（1）時(shí)序和控制

ADS8412采用內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用以控制轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率和吞吐量，不需要外部時(shí)鐘。在CS為低電平的前提下，CONVST引腳應(yīng)至少保護(hù)低電平狀態(tài)20ms方可啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在CONVST波形的下降沿，ADS8412從采樣模式切換到保護(hù)模式。信號(hào)具有一個(gè)干凈穩(wěn)定的下降沿對(duì)于轉(zhuǎn)換器的性能就顯得十分重要。當(dāng)CONVST引腳變?yōu)榈碗娖胶?，BUSY引腳的輸出就變?yōu)楦唠娖健＾D(zhuǎn)換過(guò)程中BUSY始終保持在高電平狀態(tài)，轉(zhuǎn)換完成后，BUSY變?yōu)榈碗娖健?/p>

（2）讀出數(shù)據(jù)

ADS8412以二進(jìn)制補(bǔ)碼格式輸出所有的并行數(shù)據(jù)。當(dāng)CS和RD都為低電平時(shí)，并行輸出總線被激活。BYTE引腳主要用來(lái)設(shè)置對(duì)多字的讀操作。

4、 應(yīng)用舉例

圖3給出了ADS8412與典型微控制器的連接電路，微控制器具有8位數(shù)據(jù)總線，ADS8412的BUSY信號(hào)下降沿作為微控制器扣斷觸發(fā)邏輯。

5、結(jié)束語(yǔ)

ADS8412接口簡(jiǎn)單，使用方便采樣靈活，采樣精度高，同時(shí)又有很高的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度。在大多數(shù)需要高速數(shù)據(jù)采集和高精度測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合中，該芯片具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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