Texas Instruments ADS7067 16位SAR模数转换器 (ADC) 是一款小型8通道高精度逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC)。ADS7067具有集成的无电容基准电压源和基准电压源缓冲器，通过减少外部元件减小整体解决方案尺寸。晶圆级芯片级封装和更少外部元件使该器件适合用于空间受限的应用。该器件系列包括ADS7067 (800kSPS)和ADS7066 (250kSPS)速度型号。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADS7067 16位SAR模数转换器数据手册.pdf

ADS7067内置偏移校准功能，可在系统的宽工作条件下提高精度。可编程平均滤波器实现更高分辨率测量。ADS7067的八个通道可单独配置为模拟输入、数字输入或数字输出，从而减小系统尺寸，简化混合信号反馈和数字控制的电路设计。

增强型SPI使ADS7067能够在较低时钟速度下实现高吞吐量，从而简化电路板布局，并降低系统成本。Texas Instruments ADS7067具有循环冗余校验 (CRC) 功能，用于数据读写操作和上电配置。

特性

• 小尺寸解决方案
  • 1.62mm × 1.62mm WCSP
  • 节省空间、无电容、2.5V内部基准
• 八通道，可配置为以下任意组合
  • 多达8路模拟输入、数字输入或数字输出
• 可编程平均滤波器
  • 平均用可编程样本大小
  • 与内部转换进行平均
  • 20位分辨率，用于平均输出
• 低漏电流多路复用器，带通道排序器：
  • 手动模式
  • 实时模式
  • 自动排序模式
• 出色的交流和直流性能
  • SNR：90dB，THD：-100dB
  • 通过可编程平均滤波器提高SNR
  • INL：±1LSB，16位无失码
  • 内部校准改善了偏移和漂移
  • 无延迟输出的高采样率 (800kSPS)
• 宽工作范围
  • 0V至VREF和2 x VREF ADC输入范围
  • 模拟电源电压范围：3V至5.5V
  • 数字电源电压范围：1.65V至5.5V
  • 温度范围：-40°C至+125°C
• 增强型SPI数字接口
  • 高速60MHz SPI接口

功能框图

德州仪器ADS7067：高性能16位SAR ADC的技术解析与应用

一、产品概述

德州仪器(TI)的ADS7067是一款小型化、高精度的16位逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，采用8通道设计，最高采样速率达800kSPS。该器件集成了无电容内部基准和GPIO功能，特别适合空间受限的混合信号应用场景。

‌关键特性‌：

• ‌分辨率与速度‌：16位无失码，800kSPS采样率(ADS7067)/250kSPS(ADS7066)
• ‌通道配置‌：8通道可灵活配置为模拟输入、数字输入或数字输出
• ‌集成特性‌：内置2.5V无电容基准、参考缓冲器和可编程平均滤波器
• ‌性能参数‌：SNR达90dB，THD低至-100dB，INL±1LSB
• ‌工作范围‌：模拟供电3-5.5V，数字供电1.65-5.5V，温度范围-40°C至+125°C
• ‌封装选项‌：1.636mm×1.636mm DSBGA和3mm×3mm WQFN封装

二、核心技术解析

1. 模拟输入与多路复用器

ADS7067的8个通道均可独立配置为ADC输入或GPIO，每个输入引脚均带有ESD保护二极管。模拟输入等效电路包含采样开关(SW)、串联电阻(RSW≈150Ω)和采样电容(CSH≈30pF)。上电时默认所有通道为模拟输入。

‌输入特性‌：

• 输入电容：30pF(ADC和MUX)
• 输入范围：0V至VREF(默认)或2×VREF(通过RANGE位配置)
• 绝对输入电压：-0.1V至AVDD+0.1V

2. 基准电压设计

器件提供灵活基准配置方案：

• ‌内部基准‌：2.5V±0.3%(25°C)，温度漂移6-19ppm/°C，需1μF去耦电容
• ‌外部基准‌：支持2.4V至AVDD范围，推荐使用REF60xx系列提高温漂性能

基准选择显著影响SNR表现，使用5V外部基准可获得最佳信噪比。

3. 可编程平均滤波器

通过OSR[2:0]位配置平均因子，可将多个样本平均输出20位结果：

• 提升有效分辨率(典型ENOB达14.7位)
• 降低噪声影响(标准偏差1.05LSB)
• 支持手动/自动序列模式
• 计算公式：tAVG = N样本 × tCYCLE_OSR × 1.06

4. 数字接口与CRC校验

采用增强型SPI接口(最高60MHz)：

• 内置CRC-8-CCITT校验(X8+X2+X1+1多项式)
• 支持4种数据输出格式(可附加通道ID/状态标志)
• 寄存器读写操作包含CRC验证机制

三、典型应用设计

1. 光学模块应用

‌优势体现‌：

• 小尺寸封装节省PCB空间
• 8通道配置支持多光路监测
• 高SNR(85dB@2kHz)保证信号质量
• 可编程平均提升弱光信号检测

2. 医疗监护设备

‌关键考量‌：

• -40°C至+125°C宽温工作
• 内置校准功能保证长期稳定性
• 多参数同步采集能力(心电、血氧等)
• CRC校验确保数据可靠性

‌电源设计建议‌：

• 模拟电源：3.3V/5V LDO，1μF+10μF去耦
• 数字电源：与MCU电压匹配(1.8V/3.3V)
• 参考引脚：1-10μF低ESR电容

四、性能优化指南

1. 布局布线建议

• 将REF电容尽可能靠近器件引脚
• 模拟/数字地分割后单点连接
• 避免高速信号线跨越模拟部分
• 热焊盘必须接地

2. 校准与诊断

‌校准流程‌：

1. 设置CAL=1启动偏移校准
2. 等待CAL自动清零(约5ms)
3. 读取SYSTEM_STATUS确认状态

‌诊断模式‌：

• ‌位步进测试‌：通过BIT_SAMPLE寄存器注入测试电压
• ‌固定电压测试‌：使能VTEST_EN激活1.8V测试源
• 诊断密钥：0x96解锁配置寄存器

五、选型对比

型号	分辨率	采样率	通道数	基准	封装尺寸
ADS7067	16位	800kSPS	8	内置	1.636×1.636mm
ADS7066	16位	250kSPS	8	内置	3×3mm
ADS8887	18位	1MSPS	1	外置	4×4mm
ADS131M08	24位	64kSPS	8	内置	5×5mm