ADC122S051/ADC122S051Q 12 位双通道低功耗 ADC 总结

ADC122S051/ADC122S051Q是一款低功耗、双通道CMOS 12位模数 具有高速串行接口的转换器。与指定的传统做法不同 仅在单个采样率下的性能，ADC122S051/ADC122S051Q完全指定在 采样率范围为 200 ksps 至 500 ksps。该转换器基于逐次近似 具有内部跟踪保持电路的寄存器架构。它可以配置为接受一个 或输入 IN1 和 IN2 处的两个输入信号。
*附件：adc122s051q-q1.pdf

输出串行数据是直接二进制的，并且与多种标准兼容，例如 作为 SPI™、QSPI™、MICROWIRE 和许多常见的 DSP 串行接口。

ADC122S051/ADC122S051Q采用+2.7V至+2.7V的单电源供电 +5.25伏。使用+3V或+5V电源的正常功耗分别为3.0 mW和10 mW。这 掉电功能可将功耗降低至仅0.14 μW（使用+3V电源）或0.32 μW 使用 +5V 电源。

ADC122S051/ADC122S051Q采用8引脚VSSOP封装。作 指定工业温度范围为−40°C至+85°C。

特性

• 在一系列采样率上指定。
• 两个输入通道
• 可变电源管理
• 单电源，范围为 2.7V - 5.25V
• 根据 AEC-Q100 进行测试，并符合汽车应用标准
• 符合 AEC-Q100-011 C2 CDM 分类

主要技术参数

• DNL：+0.7 / −0.4 LSB（典型值）
• INL：± 0.50 LSB（典型值）
• 信噪比：72.5 dB（典型值）
• 功耗：
  • 3V电源：3.0 mW（典型值）
  • 5V 电源：10 mW（典型值）

参数

方框图

ADC122S051/ADC122S051Q 是德州仪器（TI）推出的低功耗双通道 12 位逐次逼近型 ADC，核心优势为宽采样率范围、低功耗、小封装与多接口兼容，文档版本为 SNAS257E，发布于 2004 年 11 月，2013 年 3 月修订，通过 AEC-Q100 认证（满足 C2 CDM 分级），适配汽车电子、便携式设备与远程数据采集系统，采用 8 引脚 VSSOP 封装，工作温度范围 - 40°C 至 85°C。

一、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• ADC 性能 ：12 位分辨率，无丢失码；INL±0.5 LSB（典型）、±1.1 LSB（最大），DNL+0.7/-0.4 LSB（典型）、+1.3/-1.0 LSB（最大）；采样率 200 ksps-500 ksps，支持双通道模拟输入（IN1/IN2），输入范围 0V 至 VA。
• 动态性能 ：40.2 kHz 输入时，SNR 72.5 dB（典型）、70.6 dB（最小），THD -84 dB（典型）、-75 dB（最大）；SFDR 86 dB（典型）、76 dB（最小），有效位数（ENOB）11.7 位（典型），通道间串扰 - 86 dB，动态性能稳定。
• 接口与控制 ：支持 SPI/QPI/MICROWIRE 等串行接口，SCLK 频率 3.2 MHz-8 MHz；数据输出为自然二进制格式，MSB 优先；通过 DIN 引脚配置控制寄存器，实现通道选择，无需额外配置引脚。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：单电源供电 2.7 V-5.25 V，适配电池供电场景；电源引脚需就近并联 1 µF 钽电容与 0.1 µF 陶瓷电容滤波，保证供电稳定性。
• 功耗表现 ：3 V 供电时，正常模式功耗 3.0 mW（典型），掉电模式仅 0.14 µW；5 V 供电时，正常模式 10 mW（典型），掉电模式 0.32 µW；支持自动掉电（CS 高电平时），功耗随采样率线性变化，适配低功耗场景。

3. 集成功能特性

• 通道与输入配置 ：双模拟输入通道，支持通道独立选择；输入泄漏电流 ±0.02 µA（典型），跟踪模式输入电容 33 pF、保持模式 3 pF，适配低阻抗信号源。
• 灵活工作模式 ：支持连续转换与单次转换，CS 低电平启动转换，持续低电平可连续转换；转换周期 16 个 SCLK 周期（3 个周期跟踪 + 13 个周期转换）， throughput 与 SCLK 线性相关（最大 8 MHz SCLK 对应 500 ksps 采样率）。
• 辅助功能 ：内置 ESD 保护电路（HBM 2500 V、CDM 500 V）；电源电压作为参考源，简化外围设计；通道间偏移误差匹配 ±0.1 LSB（典型），一致性优异。

4. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：8 引脚 VSSOP 封装，尺寸小巧（典型 5.05mm×3.1mm），结到环境热阻 250 °C/W，适配高密度 PCB 布局。
• 可靠性 ：引脚最大输入电流 ±10 mA，结温上限 150°C；存储温度范围 - 65°C 至 150°C，满足工业与汽车级严苛环境要求。

二、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “输入多路选择器→跟踪 / 保持电路→电荷再分配 DAC→比较器→控制逻辑→串行输出” 架构，双通道共享核心转换电路，通过控制寄存器选择当前采样通道；采样过程分为跟踪（前 3 个 SCLK 周期）与保持 / 转换（后 13 个 SCLK 周期）两阶段，数据在 SCLK 下降沿输出。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
正常工作模式	CS 低电平，连续转换或单次转换	采样率 200-500 ksps，功耗 3-10 mW	连续数据采集（如仪器控制）
掉电模式	CS 高电平，核心电路断电	功耗 0.14-0.32 µW，唤醒无延迟	间歇采样（如便携式设备）
通道切换模式	通过 DIN 配置控制寄存器选择通道	通道切换无额外延迟，匹配误差小	双通道交替采样

3. 关键功能细节

• 通道选择 ：通过控制寄存器的 ADD2/ADD1/ADD0 位选择 IN1 或 IN2 通道，配置数据在每个转换周期的前 8 个 SCLK 上升沿写入 DIN，下一个转换周期生效。
• 电源管理 ：CS 高电平时自动进入掉电模式，低电平时快速唤醒，无需额外电源控制信号；多周期连续转换时，周期间自动短暂掉电，平衡吞吐量与功耗。
• 数据传输 ：转换结果为 12 位串行数据，MSB 从第 5 个 SCLK 下降沿开始输出，12 个时钟周期完成传输，DOUT 在 CS 高电平时呈高阻态，支持多器件总线共享。

三、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 汽车电子（如传感器信号采集）、便携式仪器、远程数据采集系统、工业控制设备，可与微处理器 / DSP 直接对接。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：采用线性稳压器（如 LP2950）供电，避免开关电源噪声干扰；电源走线短且粗，滤波电容紧靠 VA 引脚，减少电源噪声对转换精度的影响。
• 输入与布线 ：模拟输入需通过低阻抗源驱动，避免采样电容充电失真；模拟信号与数字信号分区域布线，IN1/IN2 引脚远离数字接口，减少串扰。
• 接口设计 ：SCLK 占空比保持 30%-70%，严格遵循时序要求（数据建立时间≥10 ns、保持时间≥10 ns）；DOUT 负载电容不超过 35 pF，超过时需串联 100 Ω 电阻限流。
• 通道使用 ：双通道切换时无需等待稳定时间，可直接连续采样；闲置通道建议接地或接固定电平，避免漂浮引入噪声。