ADS8686S 16通道16位1MSPS双通道同步采样ADC技术手册

该ADS8686S是一个16通道数据采集（DAQ）系统，基于双通道同步采样、16位逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC）。该ADS8686S为每个通道提供完整的模拟前端，具有输入钳位、1MΩ输入阻抗、独立可编程增益放大器（PGA）、可编程低通滤波器和ADC输入驱动器。该器件还具有低漂移、精密基准电压源，带有用于驱动ADC的缓冲器。支持串行、并行和字节通信的灵活数字接口使该器件能够与各种主机控制器一起使用。

该ADS8686S可配置为接受±10V、±5V或±2.5V双极性输入，并使用单个5V电源提供20%的超量程选项。高输入阻抗允许直接与传感器和变压器连接，从而消除了对外部驱动电路的需求。该ADS8686S具有高度可配置的通道定序器，以减少后端控制器或处理器的排序开销。该器件提供的高性能和精度以及零延迟转换使该ADS8686S成为多种工业应用的绝佳选择。
*附件：ads8686s.pdf

特性

• 16通道、16位ADC，集成模拟前端
• 双同步采样：8x2 通道
• 供应：
  • 模拟：5 V
  • 数字：1.8 V 至 5 V
• 恒定的1MΩ输入阻抗前端
• 独立可编程输入范围，超量程 20%
• 可编程低通滤波器：
  • 15 kHz、39 kHz、376 kHz
• 优异的直流和交流性能
• 片内基准电压源和基准电压缓冲器
• 优异的超温性能
• 具有 8kV ESD 的过压输入钳位
• 可选的循环冗余校验 （CRC） 错误检查
• 片上自诊断功能
• 温度范围：–40°C 至 +125°C

参数

方框图

ADS8686S 是德州仪器推出的 16 通道、16 位、1MSPS 双路同步采样模数转换器（ADC），核心优势为集成模拟前端、高输入阻抗、灵活配置及优异的交直流性能，专为多通道数据采集场景设计。

核心参数与特性

1. 基础性能：分辨率 16 位，采样率 1MSPS，双路同步采样（8×2 通道）；INL 最大 ±2 LSB，DNL 最大 ±0.85 LSB，DC 精度出色；1kHz 输入时 SNR 达 85.5-92.2dB，SFDR 典型值 - 108dB，THD 低至 - 110dB。
2. 输入特性：输入阻抗恒定 1MΩ（20% 超量程时 1.2MΩ），支持 ±10V、±5V、±2.5V 双极性输入，且可独立编程 20% 超量程；集成 8kV ESD 防护的输入钳位电路，耐受 ±15V 过压。
3. 信号处理：内置可编程低通滤波器（LPF），可选 15kHz、39kHz、376kHz 截止频率；支持 2-128 倍过采样（OSR），提升噪声性能。
4. 供电与环境：模拟供电 5V，数字供电 1.8V-5V；工作温度范围 - 40°C 至 + 125°C，采用 80 引脚 LQFP 封装（14mm×14mm）。

核心功能模块

• 模拟前端：每通道集成可编程增益放大器（PGA）、二阶 LPF 和 ADC 驱动，无需外部驱动电路，可直接连接传感器或变压器。
• 参考电源：内置 2.5V 低漂移精密参考源及缓冲器，支持外部参考输入，REFIO 引脚可配置为输入或输出。
• 数字接口：支持并行、并行字节、串行（SPI）三种接口模式，适配不同主机控制器；可选循环冗余校验（CRC），提升数据传输可靠性。
• 通道控制：32 级可编程通道序列器，支持 burst 模式，可减少主机控制器的序列控制开销；支持硬件 / 软件两种配置模式，硬件模式通过引脚快速配置，软件模式通过寄存器灵活配置。
• 诊断功能：内置自诊断通道，可监测 AVDD、ALDO 等内部节点；支持通信自测试模式，输出固定校验码验证接口稳定性。

应用场景

适用于多功能继电器、伺服驱动器位置传感器、模拟输入模块、数据采集（DAQ）系统等工业场景，尤其适配电力自动化中的电压 / 电流测量、谐波分析、电能质量评估等需求。

设计要点

1. 供电设计：模拟电源（AVDD）与数字电源（DVDD）需独立供电，就近放置 10µF+100nF 去耦电容；内部 LDO 输出（REGCAP、REGCAPD）需单独 decouple 至对应地平面。
2. 布局规范：模拟信号与数字线路分开布线，采用单一接地平面；参考引脚（REFCAP、REFIO）需近距离放置低 ESR 电容，避免过孔干扰。
3. 输入配置：建议在模拟输入通道串联电阻限制输入电流（≤10mA），搭配对称 RC 滤波器优化抗混叠效果和共模噪声抑制。
4. 初始化：上电后需保持 RESET 低电平直至电源稳定，软件模式下需通过寄存器配置通道范围、滤波器、序列器等参数，校准后再启动采样。