ADS890xB 系列 20 位高精度高速 SAR ADC 核心信息总结

ADS8900B、ADS8902B和ADS8904B （ADS890xB） 属于 引脚对引脚兼容， 高速， 单通道， 高精度， 20位 具有集成 基准电压缓冲器和集成低压差稳压器 （LDO）。设备系列包括 ADS891xB（18位）和ADS892xB（16位）分辨率变体。

ADS89xxB 通过以下方式提高模拟性能，同时保持高分辨率数据传输 使用 TI 的增强型 SPI 功能。增强型SPI使ADS89xxB能够实现高吞吐量 通过简化电路板布局和降低系统成本来降低时钟速度。增强型 SPI 还简化了主机的数据打卡，使其成为涉及以下应用的理想选择 FPGA、DSP。ADS89xxB 与标准 SPI 接口兼容。

ADS89xxB具有内部数据奇偶校验功能，可附加到ADC数据中 输出。主机使用奇偶校验位进行ADC数据验证，提高了系统可靠性。
*附件：ads8900b.pdf

特性

• 分辨率：20 位
• 高采样率，无延迟输出：
  • ADS8900B：1-MSPS
  • ADS8902B：500 kSPS
  • ADS8904B：250 kSPS
• 集成LDO支持低功耗、单电源作
• 低功耗基准电压缓冲器，无下垂
• 优异的交流和直流性能：
  • 信噪比：104.5 dB，总谐波扰：–125 dB
  • DNL：±0.2 ppm，20 位无缺失码
  • INL：±1 ppm
• 宽输入范围：
  • 单极差分输入范围：±V裁判
  • V裁判输入范围：2.5V至5V
• 增强型SPI数字接口
  • 接口SCLK：1MSPS时为22MHz。
  • 可配置的数据奇偶校验输出。
• 扩展温度范围：–40°C至+125°C
• 小尺寸：4 mm × 4 mm VQFN

参数

方框图

ADS890xB 是德州仪器推出的引脚兼容型 20 位高速 SAR ADC 系列，包含 ADS8900B（1 MSPS）、ADS8902B（500 kSPS）、ADS8904B（250 kSPS）三个型号，集成基准缓冲器、LDO 及增强型 SPI 接口，具备超高精度、低噪声、低功耗特性，封装小巧，专为测试测量、医疗成像、高精度数据采集等场景设计。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与采样速率：20 位无丢失码分辨率，采样速率覆盖 250 kSPS-1 MSPS，零数据延迟，适配不同速度需求的高精度采集场景。
• 精度表现：积分非线性（INL）±1 ppm（0°C-60°C）、最大 ±3.75 ppm（-40°C-125°C）；差分非线性（DNL）±0.2 ppm，无丢失码；失调误差典型值 ±3 LSB（25°C），失调温漂 1 μV/°C；增益误差典型值 ±0.005% FSR，增益温漂 3.6 ppm/°C，精度行业领先。
• 输入配置：单极性全差分输入，输入范围 ±V_REF（V_REF 为 2.5 V-5 V）；共模电压固定为 V_REF/2 ±0.1 V，采样电容 60 pF（采样模式）/4 pF（保持模式）。

2. 核心功能

• 基准与电源：集成低噪声基准缓冲器（偏移电压最大 ±250 μV），支持外部基准 2.5 V-5 V，基准缓冲器支持 ±4.5 mV 微调；内置 LDO，输出 2.85 V，支持单电源（RVDD）供电，简化系统设计。
• 动态性能：3 V 供电下 SNR 典型值 104.5 dB，THD 典型值 -125 dB（2 kHz 输入），无杂散动态范围（SFDR）≥125 dB，小信号带宽 23 MHz，信号采集质量优异。
• 接口与防护：增强型 SPI 接口（multiSPI），兼容标准 SPI，支持单 / 双 / 四通道 SDO 输出及 DDR 模式，1 MSPS 时 SCLK 仅需 22 MHz（标准 SPI 需 70 MHz）；ESD 防护达 ±2000 V（人体模型）、±500 V（器件充电模型），共模抑制比（CMRR）80 dB（dc-20 kHz）。
• 数据校验：支持可编程数据校验位（奇偶校验），可选择对 4/8/12/16 MSB 计算校验，提升数据传输可靠性。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：1 MSPS 采样率下功耗典型值 21 mW（5 V RVDD），500 kSPS 为 16 mW，250 kSPS 为 14 mW；静态电流最小 40 μA（ADC 与基准缓冲器均关断），低功耗优势显著。
• 工作条件：模拟供电（RVDD）3 V-5.5 V，数字供电（DVDD）1.65 V-5.5 V；工作温度 -40°C 至 +125°C，适应恶劣环境。
• 封装规格：24 引脚 VQFN 封装，尺寸仅 4 mm×4 mm，占位空间小，适配高密度布局。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
ADS8900B	最高采样速率 1 MSPS	高速高精度数据采集，如实时信号分析、高速测试仪器
ADS8902B	采样速率 500 kSPS	中速多通道采集，如医疗成像、工业多参数监测
ADS8904B	采样速率 250 kSPS	低速低功耗场景，如便携式精密仪器、长期数据记录

三、应用场景

适用于测试测量设备、医疗成像系统（如超声）、高精度数据采集模块、工业控制、航空航天等对分辨率、精度和噪声性能要求极高的领域。

四、设计与使用建议

1. 电源与基准

• 电源设计：RVDD 与 DVDD 需独立供电，RVDD 就近放置 10 μF 去耦电容，DVDD 放置 10 μF 去耦电容，DECAP 引脚（LDO 输出）需并联 1 μF X7R 电容；建议使用低噪声线性稳压器（如 REF5045）为基准供电，避免电源噪声影响精度。
• 基准配置：外部基准需通过 RC 滤波后接入 REFIN 引脚，REFBUFOUT 与 REFM 间需并联 10 μF-22 μF 低 ESR 电容（ESR 0 Ω-1.3 Ω），确保基准稳定。

2. 输入与校准

• 输入保护：AINP/AINM 输入电压不得超过 V_REF±0.3 V，超出时需添加限流电阻（如 2.2 Ω）和钳位二极管，防止 ESD 损坏；输入端建议添加 RC 反冲滤波器（C_FLT≥1.2 nF，推荐 10 nF），匹配内部采样电容，优化动态性能。
• 校准配置：通过 OFST_CAL 寄存器选择与外部基准匹配的校准范围，提升 offset 精度；支持基准微调（REF_MRG 寄存器），可补偿系统增益误差。

3. 接口与时序

• SPI 通信：支持标准 SPI、增强型 SPI 及源同步协议，可配置单 / 双 / 四通道 SDO 输出，1 MSPS 时四通道输出仅需 3 个 SCLK 周期；支持菊花链和星形拓扑，多器件组网灵活。
• 时序要求：采样时间（t_ACQ）最小 300 ns，CONVST 高低电平脉冲宽度均需 ≥30 ns；SCLK 占空比 45%-55%，确保数据稳定传输。

五、封装与订购信息

• 封装规格：24 引脚 VQFN（RGE 封装），尺寸 4 mm×4 mm，暴露热焊盘需接地，提升散热性能。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS8900BRGER（3000 个 / 卷）、ADS8902BRGET（250 个 / 卷）、ADS8904BRGER（3000 个 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2，峰值回流温度 260°C，引脚镀层为 NIPDAU。

六、关键设计要点

• 布局规范：PCB 需划分模拟区与数字区，模拟地与数字地单点连接；RVDD/DVDD 去耦电容就近布局且无过孔；REFBUFOUT 滤波电容靠近器件，模拟输入走线远离数字信号线。
• 功耗优化：根据采样速率选择对应型号，非工作时可通过 PD_CNTL 寄存器关断 ADC 或基准缓冲器，降低静态功耗；DVDD 可设置为最低允许值（1.65 V），减少数字部分功耗。
• 前端设计：选择高带宽、低噪声、低失真运放（如 OPA2625、THS4551）作为输入驱动，运放 unity 增益带宽需 ≥4 倍滤波器截止频率，确保信号 settling 时间满足要求。