ADC128S102-SEP 技术文档总结

ADC128S102-SEP是一款低功耗、8通道、CMOS、12位模数转换器（ADC），额定转换吞吐率为50 kSPS至1 MSPS。该转换器基于逐次逼近寄存器 （SAR） 架构，具有内部跟踪保持电路。该器件可配置为在输入 IN0 至 IN7 处接受多达 8 个输入信号。

输出串行数据是纯二进制的，与多种标准兼容，例如 SPI、QSPI、MICROWIRE 和许多常见的 DSP 串行接口。
*附件：adc128s102-sep.pdf

ADC128S102-SEP 可以使用独立的模拟和数字电源进行作。模拟电源（V 一个 ）的电压范围为2.7 V至5.25 V，数字电源（V D ）的范围为2.7 V至V 一个 .使用 3V 或 5V 电源的正常功耗分别为 2.3 mW 和 10.7 mW。掉电功能可将功耗降低至16.5 μW（使用3 V电源），将功耗降低至30 μW（使用5 V电源）。

特性

• 耐辐射性：
  • 单事件闩锁 （SEL） 免疫高达 LET = 43 MeV-cm^2^125°C 时为 /mg
  • 单事件功能中断 （SEFI） 表征高达 LET = 43 MeV-cm ^2^ /毫克
  • 总电离剂量 （TID） RLAT/RHA 表征高达 30 krad（Si）
• 空间增强塑料（太空 EP）：
  • 符合 ASTM E595 释气规范
  • 供应商项目图纸 （VID） V62/22608
  • 军用温度范围：–55°C 至 125°C
  • 一个制造、组装和测试站点
  • 金键合丝，NiPdAu 引线表面处理
  • 晶圆批次可追溯性
  • 延长产品生命周期
  • 扩展产品变更通知
• 供应范围广：
  • V 一个 ：2.7 V 至 5.25 V
  • V D ：2.7 V 至 V一个
• SPI™、QSPI™、MICROWIRE、DSP兼容
• 转换速率：50 kSPS 至 1 MSPS
• DNL：+1.8 LSB 至 -0.99 LSB（最大值）
• INL：+1.6 至 -1.6 LSB（最大值）
• 功耗：
  • 3V 电源：2.7 mW（典型值）
  • 5V 电源：11 mW（典型值）

参数

方框图

一、产品核心定位

ADC128S102-SEP 是德州仪器（TI）推出的 抗辐射型 8 通道 12 位逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC） ，专为太空、航空航天及高辐射工业场景设计，如卫星供电系统（EPS）、指令与数据处理（C&DH）、光学成像载荷及加速器电压 / 电流 / 温度监测。其核心优势在于优异的抗辐射性能（单粒子锁定免疫、总电离剂量耐受）、宽温工作范围（-55°C 至 125°C）与低功耗特性（3V 供电时典型功耗 2.7 mW），采用 5.00mm×4.40mm 16 引脚 TSSOP 封装，适配空间受限且对可靠性要求严苛的极端环境应用。

二、关键特性

1. 抗辐射与高可靠性

• 辐射耐受能力 ：
  • 单粒子锁定（SEL）免疫：125°C 下 LET（线性能量转移）值高达 43 MeV-cm²/mg，避免高能粒子导致的器件锁定失效。
  • 单粒子功能中断（SEFI）：LET 值 43 MeV-cm²/mg 下性能稳定，减少粒子撞击引发的功能异常。
  • 总电离剂量（TID）：耐受剂量达 30 krad (Si)，满足太空及高辐射工业环境长期运行需求。
• 工业级可靠性 ：
  • 符合 ASTM E595 释气规范，适配真空环境（如卫星）；采用金键合线与 NiPdAu 引脚镀层，提升长期抗腐蚀与连接稳定性。
  • 单一制造、组装与测试站点，支持晶圆批次追溯，延长产品生命周期并提供提前产品变更通知，降低项目风险。

2. 高精度与多通道采集

• 静态精度 ：
  • 12 位无失码分辨率，微分非线性（DNL）最大 ±1.8 LSB，积分非线性（INL）最大 ±1.6 LSB，确保信号转换线性度；偏移误差最大 ±2.3 LSB，增益误差最大 ±2.1 LSB，静态误差极低。
  • 通道一致性优异：通道间偏移误差匹配最大 ±1.5 LSB，增益误差匹配最大 ±1.6 LSB，多通道同步采集时减少通道间偏差。
• 动态性能 ：
  • 信噪比（SNR）：3V/5V 供电、40.2 kHz 输入时均达 72 dB，有效抑制噪声干扰。
  • 总谐波失真（THD）：-87 dB（5V 供电），无杂散动态范围（SFDR）达 91 dB，减少信号失真，适配高精度监测场景。
  • 全功率带宽（FPBW）：3V 供电时 6.8 MHz，5V 供电时 10 MHz，支持中高频信号采集；通道隔离度 84 dB（3V）、85 dB（5V），避免通道间串扰。

3. 灵活供电与低功耗

• 宽供电范围 ：
  • 模拟电源（V_A）：2.7V 至 5.25V，兼具参考电压功能，简化外围电路；数字电源（V_D）：2.7V 至 V_A，支持独立配置，适配不同数字系统电压域。
• 功耗优化 ：
  • 正常模式：3V 供电、1 MSPS 采样率时典型功耗 2.7 mW，5V 供电时 11 mW，适配电池或低功耗供电场景。
  • 掉电模式：3V 供电时功耗低至 16.5 μW，5V 供电时 30 μW，空闲时大幅降低功耗，延长设备续航。

三、典型应用场景

1. 卫星供电系统（EPS） ：监测太阳能电池阵、蓄电池组的电压与电流，抗辐射特性适配太空辐射环境，多通道设计减少器件数量，提升系统集成度。
2. 指令与数据处理（C&DH） ：采集卫星姿态传感器、通信模块的模拟信号，12 位精度与低功耗特性满足实时数据处理与长期运行需求。
3. 光学成像载荷 ：转换成像传感器输出的模拟信号，高动态性能（SFDR 91 dB）确保图像细节还原，宽温范围适配太空极端温度变化。
4. 工业加速器监测 ：监测加速器内部高压、电流及温度，抗辐射与宽温特性耐受加速器辐射场与高温环境，多通道同步采集提升监测效率。

四、器件信息与订购参数

1. 基础器件信息

型号	分辨率	采样率范围	封装类型	主体尺寸（标称）	引脚数
ADC128S102-SEP	12 位	50 kSPS - 1 MSPS	16 引脚 TSSOP（PW）	5.00mm×4.40mm	16

2. 订购选项详情

可订购器件	状态	封装类型	每卷数量（SPQ）	环保标准	引脚镀层	湿度敏感等级（MSL）	工作温度（°C）	器件标识
ADC128S102PWTSEP	现役（Active）	16 引脚 TSSOP（PW）	250（小卷带）	RoHS 合规	NIPDAU	2 级 - 260°C-1 年	-55 至 125	128S102
ADC128S102PWTSEP.A	现役（Active）	16 引脚 TSSOP（PW）	250（小卷带）	RoHS 合规	NIPDAU	2 级 - 260°C-1 年	-55 至 125	128S102

五、电气与热特性

1. 绝对最大额定值（核心参数）

参数	最小值	最大值	单位
模拟电源（V_A）	-0.3	6.5	V
数字电源（V_D）	-0.3	V_A + 0.3	V
模拟输入电压（IN0-IN7）	AGND - 0.3	V_A + 0.3	V
结温（T_J）	-	150	°C
存储温度（T_stg）	-65	150	°C

2. 推荐工作条件

参数	最小值	典型值	最大值	单位
模拟电源（V_A）	2.7	-	5.25	V
数字电源（V_D）	2.7	-	V_A	V
模拟输入满量程（IN0-IN7）	0	-	V_A	V
串行时钟频率（SCLK）	0.8	-	16	MHz
工作环境温度（T_A）	-55	25	125	°C

3. 热特性（16 引脚 TSSOP 封装）

热指标	数值	单位
结到环境热阻（R_θJA）	110	°C/W
结到顶部外壳热阻（R_θJC (top)）	42	°C/W
结到电路板热阻（R_θJB）	56	°C/W
结到顶部特征参数（Ψ_JT）	5	°C/W
结到电路板特征参数（Ψ_JB）	55	°C/W

六、功能模式与关键模块

1. 核心功能模块

• 8 通道模拟输入前端 ：
  • 单端输入设计，8 个通道（IN0-IN7）支持 0V 至 V_A 电压范围，输入泄漏电流最大 ±1 μA，输入电容 3 pF（保持模式）/33 pF（跟踪模式），适配高阻抗信号源。
  • 内置多路复用器（MUX）与跟踪保持（T/H）电路，支持通道快速切换，单通道最大采样率 1 MSPS，多通道分时采集时可通过 burst 模式平衡吞吐量与功耗。
• SAR ADC 核心 ：
  • 基于电荷再分配 DAC 架构，转换过程分 “跟踪” 与 “保持” 两阶段：前 3 个 SCLK 周期为跟踪阶段（采集输入电压），后 13 个 SCLK 周期为保持 / 转换阶段（完成 12 位量化），总转换周期 16 个 SCLK，确保高速与高精度平衡。
• 串行接口 ：
  • 兼容 SPI、QSPI、MICROWIRE 及主流 DSP 串行接口，4 线控制（CS、SCLK、DIN、DOUT）：CS 下降沿启动转换，SCLK 控制数据时序，DIN 写入通道选择指令，DOUT 输出 12 位转换结果（MSB 优先），支持连续转换与掉电模式切换。

2. 通道选择与控制

• 控制寄存器 ：通过 DIN 引脚在 SCLK 上升沿写入 8 位控制字，其中 ADD2-ADD0 三位决定下一次转换的通道（IN0-IN7 对应 000-111），其余位为 “无关位”（DONTC），配置灵活。
• 上电初始化 ：上电后首次转换通道随机，需执行一次 “虚拟转换” 设置目标通道，确保后续采集通道正确。