ADS7863A 核心产品信息总结

该ADS7863A是一款精密的16位模数转换器（ADC），提供许多集成功能，可在测量小传感器信号的应用中降低系统成本和元件数量。该器件具有两个差分或四个单端输入，通过一个柔性输入多路复用器 （MUX）、一个低噪声、可编程增益放大器 （PGA）、两个可编程激励电流源、一个基准电压源、一个振荡器、一个低侧开关和一个精密温度传感器。
*附件：ads7863a.pdf

该器件可以以高达每秒2000个样本（SPS）的数据速率执行转换，并具有单周期建立。在 20 SPS 时，数字滤波器可同时提供 50 Hz 和 60 Hz 抑制，适用于嘈杂的工业应用。内部 PGA 提供高达 128 V/V 的增益。该 PGA 使该ADS1120非常适合测量小传感器信号的应用，例如电阻温度检测器 （RTD）、热电偶、热敏电阻和电桥传感器。该器件支持在使用 PGA 时测量伪或全差分信号。或者，该器件可以配置为旁路内部PGA，同时仍提供高输入阻抗和高达4 V/V的增益，从而实现单端测量。

在占空比模式下工作且禁用PGA时，功耗低至120 μA。该ADS1120采用无引脚VQFN-16或TSSOP-16封装，额定温度范围为–40°C至+125°C。

特性

• 低电流消耗：
  占空比模式下低至 120 μA （典型值）
• 宽电源范围：2.3 V 至 5.5 V
• 可编程增益：1 V/V 至 128 V/V
• 可编程数据速率：高达 2 kSPS
• 20 SPS 时的 16 位无噪声分辨率
• 在20 SPS下
  同时实现50 Hz和60 Hz抑制，采用单周期建立数字滤波器
• 两个差分或四个单端输入
• 双匹配可编程电流源：
  50 μA 至 1.5 mA
• 内部2.048V基准电压源：5 ppm/°C（典型值）漂移
• 内部 2% 精确振荡器
• 内部温度传感器：
  0.5°C（典型值）精度
• SPI兼容接口（模式1）
• 封装：3.5mm × 3.5mm × 0.9mm VQFN

参数

方框图

ADS7863A 是德州仪器推出的双路 12 位高速模数转换器（ADC），核心优势为同步采样、高抗干扰能力及灵活的电源与工作模式，专为电机控制、多轴定位系统、三相电力控制等工业高速信号采集场景设计。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与采样：12 位无失码分辨率，同步双 ADC 架构，最高采样率 2 MSPS；转换时间低至 406.25 ns（32 MHz 时钟），采集时间 62.5 ns
• 封装与温度：24 引脚 SSOP（DBQ）或 4mm×4mm QFN（RGE）封装；工作温度 -40°C 至 125°C，结温最高 150°C
• 电源与功耗：模拟电源（AVDD）2.7 V-5.5 V，数字电源（BVDD）2.7 V-5.5 V；5 V 时典型功耗 45 mW，深度掉电模式仅 1 μA
• 输入特性：4 路全差分或 6 路伪差分输入（分两组通道）；输入电容 2 pF（单端）/4 pF（差分），泄漏电流 ±1 nA；满量程输入范围 ±VREF（VREF 典型 2.5 V）

2. 性能特性

• 动态指标：100 kHz 输入时，SNR 典型 71.5 dB，THD 典型 -81 dB，SFDR 典型 84 dB，共模抑制比（CMRR）72 dB（100 kHz）
• 静态精度：积分非线性（INL）±0.5 LSB（-40°C 至 85°C），差分非线性（DNL）±0.5 LSB；输入失调误差 ±0.5 LSB，失调温漂 ±3 μV/°C；增益误差 ±0.1%，增益温漂 ±1 ppm/°C
• 参考源：内置 2.5 V 可编程参考源，10 位 DAC 调节，步长 2.44 mV；参考温漂 ±10 ppm/°C，输出电流 ±2 mA；支持外部参考输入（0.5 V-2.525 V）
• 可靠性：ESD 防护（HBM ±4 kV、CDM ±1.5 kV）；电源抑制比（PSRR）70 dB，适应工业嘈杂电源环境

3. 关键功能参数

• 工作模式：支持 4 种核心工作模式（M0/M1 引脚配置），含手动 / 自动通道选择、单 / 双输出模式；支持伪差分输入模式，扩展通道使用灵活性
• 电源管理：3 种掉电模式（深度掉电、NAP 掉电、自动 NAP 掉电），可按需降低功耗；自动 NAP 模式转换后自动休眠，唤醒时间短
• 接口特性：SPI 兼容串行接口，双输出（SDOA/SDOB），支持 12 位二进制补码输出；SDI 引脚可配置通道、参考电压及掉电模式，功能扩展丰富

二、关键功能特性

1. 高速同步采样

• 双路同步架构：两路 ADC 同时采样，保证多通道信号相位一致性，适配三相电流 / 电压同步采集场景
• 高抗干扰设计：全差分输入架构，100 kHz 时 CMRR 达 72 dB，有效抑制工业共模噪声；输入串联 200 Ω 电阻，降低采样电容对驱动电路的影响
• 灵活输入配置：支持 2 路全差分（每组 2 通道）或 3 路伪差分（每组 3 通道）输入，通过 SDI 寄存器配置通道选择，适配不同传感器信号类型

2. 灵活配置与功耗优化

• 可编程参考源：内置 2.5 V 参考源通过 10 位 DAC 调节，无需外部元件即可适配不同输入量程；支持外部参考输入，满足高精度校准需求
• 多掉电模式：深度掉电模式功耗仅 1 μA，NAP 模式 200 ns 快速休眠 / 唤醒，自动 NAP 模式适配周期性采样场景，平衡速度与功耗
• 向后兼容：SSOP 封装与 ADS7861/ADS8361 引脚兼容，可直接替换升级，保留原有硬件设计

3. 工业级可靠性

• 宽电压兼容：模拟与数字电源独立且支持宽范围，适配工业 24 V 经稳压后的多种供电方案
• 抗干扰能力：数字输入带施密特触发器，电源引脚需就近去耦，增强电磁干扰（EMI）防护；时钟频率支持 1 MHz-32 MHz， duty cycle 兼容 30%-70%
• 故障防护：参考源输出短路电流限制 50 mA，输入电压容忍范围 ±0.3 V（超出电源轨），提升系统稳定性

三、典型应用场景

• 工业控制：电机控制中的电流 / 电压同步采集、伺服系统位置反馈信号转换
• 电力电子：三相逆变器、变频器的电压 / 电流检测，电能质量监测
• 运动控制：多轴机器人、数控机床的多通道位置 / 速度信号同步采集
• 测试测量：高速数据采集系统、便携式仪器的多通道信号采集

四、设计与使用建议

1. 接口与配置

• 模式选择：多通道同步采集选自动通道模式（M0=1），单通道高速采集选手动模式（M0=0）；双输出优先选 SDOA+SDOB（M1=0），节省引脚选单输出（M1=1）
• 参考源配置：优先使用内置可编程参考源，需在 REFIN 引脚外接 ≥470 nF 陶瓷电容稳定；外部参考需保证驱动能力，避免振荡
• 通道配置：全差分模式适用于高干扰环境，伪差分模式扩展通道数量，通过 SDI 寄存器 C1/C0 位切换通道

2. 电源与布线

• 电源设计：AVDD 与 BVDD 需分别并联 0.1 μF 陶瓷电容 + 1 μF 电解电容就近去耦；模拟地（AGND）与数字地（BGND）单点连接，压差不超过 0.3 V
• 布局规范：模拟输入与数字信号线分离，时钟线短且远离模拟通道；参考源布线低阻抗（≤10 Ω），避免与开关电源、功率器件近距离布局
• 输入驱动：高速采集时推荐使用带宽 ≥23 MHz 的缓冲放大器（如 OPA365），满足采样电容充电要求；输入串联合适电阻，平衡带宽与噪声

3. 优化与校准

• 时序优化：CONVST 与 RD 可短接简化控制，CONVST 高电平时间需 ≥20 ns；时钟信号需保证稳定性，避免抖动影响采样精度
• 校准建议：通过 SDI 寄存器配置内置参考源 DAC 进行增益校准；多通道应用中利用通道匹配特性（失调匹配 / 增益匹配），减少通道间误差
• 功耗优化：非满速率场景启用自动 NAP 模式，长时间闲置时切换至深度掉电模式，降低系统功耗