ADS8681W/ADS8685W/ADS8689W 核心信息总结

ADS8681W、ADS8685W和ADS8689W是基于逐次逼近（SAR）模数转换器（ADC）拓扑的集成数据采集系统系列。这些器件具有高速、高精度 SAR ADC、集成差分模拟前端 （AFE） 输入驱动电路。ADS868xW包括一个高达±20V的过压保护电路和一个具有极低温度漂移的片内4.096V基准电压源。
*附件：ads8685w.pdf

这些器件采用单 5V 模拟电源供电，但支持真正的双极性输入范围和单极性输入范围。双极性输入范围为±12.288V、±6.144V、±10.24V、±5.12V和±2.56V，单极性输入范围为0V至12.288V、10.24V、6.144V和5.12V。无论所选输入范围如何，这些器件都提供高电阻输入阻抗 （≥ 1MΩ）。

多SPI数字接口向后兼容传统SPI协议。此外，可配置的功能简化了与各种主机控制器的接口。

特性

• 16 位 ADC，集成模拟前端
• 高速：
  • ADS8681W：1MSPS
  • ADS8685W：500kSPS
  • ADS8689W：100kSPS
• 软件可编程输入范围：
  • 双极性差分范围：±12.288V、±10.24V、±6.144V、±5.12V 和 ±2.56V
  • 单极性差分范围：0V–12.288V、0V–10.24V、0V–6.144V和0V–5.12V
• 模拟电源 （5V）：1.65V 至 5V I/O 电源
• 恒定电阻输入阻抗≥ 1MΩ
• 输入带宽：450kHz
• 输入过压保护：高达 ±20V
• 片内4.096V基准电压源，具有低漂移
• 卓越的性能：
  • DNL：±0.6LSB;INL：±0.6LSB
  • 信噪比：80dB;总谐失真：–105dB
• 具有高、低阈值的 ALARM 功能
• 带菊花链的多SPI™接口
• 温度范围：–40°C 至 +125°C

参数

方框图

一、核心特性

1. 采样性能与输入配置

• 采样速率 ：三款型号速率不同，ADS8681W 最高 1MSPS，ADS8685W 500kSPS，ADS8689W 100kSPS，满足不同实时性需求。
• 输入范围 ：软件可编程双极性范围（±12.288V、±10.24V、±6.144V、±5.12V、±2.56V）与单极性范围（0V–12.288V、0V–10.24V、0V–6.144V、0V–5.12V），适配多种信号场景。
• 输入特性 ：输入阻抗恒定≥1MΩ（不受采样速率影响），无需低输出阻抗驱动电路；集成 ±20V 过压保护（OVP），避免信号异常损坏器件；输入带宽 450kHz，支持高频信号采集。

2. 精度与参考电压

• 精度指标 ：微分非线性（DNL）±0.6LSB，积分非线性（INL）±0.6LSB；信噪比（SNR）80dB，总谐波失真（THD）-105dB，无失码 16 位，确保信号转换精度。
• 参考电压 ：片内集成 4.096V 参考源，温度漂移低（典型 5ppm/℃）；支持外部参考输入，REFIO 引脚可配置为输入 / 输出，REFCAP 引脚需外接电容 decoupling 以稳定参考电压。

3. 功耗与工作模式

• 功耗控制 ：支持三种低功耗模式，正常模式动态功耗（ADS8681W 典型 10.5mA）、NAP 模式（模拟部分低功耗，唤醒时间 20μs）、掉电模式（AVDD 电流典型 10μA），适配不同功耗需求场景。
• 宽温工作 ：工作温度范围 -40℃ 至 +125℃，结温最高 150℃，满足工业、汽车等恶劣环境需求。

二、功能模块与接口

1. 模拟前端（AFE）

• 集成可编程增益放大器（PGA），通过 RANGE_SEL[3:0] 寄存器配置增益，匹配不同输入范围；内置二阶低通抗混叠滤波器（LPF），-3dB cutoff 频率典型 450kHz，抑制带外噪声。
• 包含 ADC 驱动放大器，确保 SAR ADC 输入在采样时间内快速稳定，保障高采样速率下的精度。

2. 数字接口与控制

• multiSPI 接口 ：兼容传统 SPI 协议（CPOL/CPHA 可配置），支持单 / 双 SDO 输出（SDO-0、ALARM/SDO-1/GPO 复用），可级联 Daisy-Chain 多器件；支持源同步（SRC）协议，降低主机时钟速率需求。
• 配置与复位 ：9 个配置寄存器（含设备 ID、复位功耗控制、输入输出控制等），支持软件复位与硬件复位（RST 引脚，低有效）；CONVST/CS 引脚复用，可作为转换启动或片选信号。

3. 报警功能

• 输入报警 ：用户可编程高 / 低阈值与 hysteresis，当输入信号超阈值时，ALARM 引脚输出高电平，同时 ALARM_REG 寄存器记录报警状态（活跃 / 触发标志）。
• AVDD 报警 ：监测模拟电源电压，低于 4.7V 或高于 5.3V 时触发报警，便于排查电源异常。

三、电气规格与环境特性

1. 电源需求

• 模拟电源（AVDD） ：4.75V–5.25V，需与 AGND 之间并联 10μF+1μF 电容 decoupling，降低电源噪声。
• 数字电源（DVDD） ：1.65V–AVDD，典型 3.3V，需与 DGND 并联 1μF 电容，避免数字噪声串扰模拟部分。

2. 热特性

• 采用 4mm×4mm 16 引脚 WQFN（RUM）封装，结到环境热阻（RθJA）31.9℃/W，结到板热阻（RθJB）7.4℃/W；散热焊盘需连接至接地平面，确保高负载下结温不超 150℃。

3. ESD 防护

• 模拟输入引脚（AIN_P/AIN_M）人体放电模型（HBM）±4000V，其他引脚 HBM±2000V；带电器件模型（CDM）所有引脚 ±500V，提升组装与使用过程中的抗静电能力。

四、适用场景

• 工业自动化 ：可编程逻辑控制器（PLC）模拟输入模块、伺服驱动控制，利用宽输入范围与过压保护适配工业信号（如 ±10V 电压、4mA–20mA 电流）。
• 测试测量 ：半导体测试设备、数据采集系统（DAQ），依托高采样精度与宽带宽，精准捕获测试信号。
• 汽车电子 ：车载传感器信号转换（如电机电流、电压监测），宽温特性适配 -40℃ 至 125℃ 车载环境。

五、硬件设计要点

1. 电源与参考电路

• AVDD/DVDD 需独立供电，模拟地（AGND）、数字地（DGND）、参考地（REFGND）单点连接，避免地环路；REFIO 引脚（片内参考输出时）需外接≥4.7μF 电容，REFCAP 引脚需外接 10μF+1μF 电容。
• 电源路径需短且粗，避免寄生电感，降低电源噪声对模拟信号的影响。

2. 输入信号布线

• AIN_P/AIN_M 需差分走线，阻抗匹配（建议 100Ω），长度误差≤5mil，与数字信号（SCLK、SDI/SDO）间距≥2mm，减少串扰。
• 若输入信号存在高频噪声，可在 AIN_P/AIN_M 前增加 RC 低通滤波器（如 1kΩ+1nF），但需注意滤波器带宽不影响信号带宽需求。

3. 寄存器配置

• 输入范围通过 RANGE_SEL_REG 寄存器的 RANGE_SEL[3:0] 位配置，默认双极性 ±12.288V；报警阈值通过 ALARM_H_TH_REG（高阈值 + hysteresis）与 ALARM_L_TH_REG（低阈值）设置。
• 首次配置需遵循 SPI-00-S 协议，后续可通过 SDI_CTL_REG 切换至其他 SPI 协议（如 SPI-01-S、SPI-10-S 等）。

六、订单与封装信息

型号	封装	采样速率	包装方式	RoHS 合规	工作温度
ADS8681WRUMR	16 引脚 WQFN	1MSPS	3000 片卷带（大）	是	-40℃~125℃
ADS8681WRUMT	16 引脚 WQFN	1MSPS	250 片卷带（小）	是	-40℃~125℃
ADS8685WRUMR	16 引脚 WQFN	500kSPS	3000 片卷带（大）	是	-40℃~125℃
ADS8689WRUMR	16 引脚 WQFN	100kSPS	3000 片卷带（大）	是	-40℃~125℃

三款型号引脚完全兼容，仅采样速率不同，可根据项目实时性需求灵活替换，无需修改 PCB 布局。