DDC264 64 通道电流输入模数转换器产品总结

DDC264 是一款 20 位、64 通道、电流输入的模数（A/D）转换器。它 结合电流与电压转换和A/D转换，使64个独立的低电平电流输出 诸如光电二极管等设备可以直接连接到其输入端并数字化。

对于64个输入，DDC264采用经过验证的双开关积分器前端。 这种配置允许连续电流积分：当一个积分器 由内置的模数转换器数字化，另一个则是积分输入电流。这 该架构既提供了非常稳定的偏移量，也实现了输入电流的无损收集。 可调积分时间范围为160微秒至1秒，电流范围从fAs到μAs不等 持续测量，精度极高。
*附件：ddc264.pdf

DDC264 采用串行接口，设计用于多设备系统中的菊链连接。 只需将一个设备的输出连接到另一个设备的输入，即可形成链条。常见 时钟为链中所有设备供电，使多DDC264系统中的数字开销 极小。

DDC264 使用5伏模拟电源和2.7伏至3.6伏数字电源。旁路 DDC264封装内的电容有助于最小化外部元件的需求。经营 在0°C至70°C的温度范围内，DDC264 100针NFBGA封装有两个版本：DDC264C用于低功耗应用， DDC264CK需要更高速度。

特性

• 单芯片解决方案可直接测量64个低电位电流
• 经过验证的高精度、真正集成的架构，实现100%电荷收集
• 现有DDC系列应用的便捷升级
• 极低功耗：3 mW/通道
• 极线性：INL = ±0.025% ±1 ppm FSR 读数
• 低噪声：6.3 ppm FSR
• 可调全刻度范围
• 可调速
  • 数据速率最高可达6 kSPS，性能为20位
  • 积分时间低至160微秒
• 菊链串行接口
• 封装内旁路电容简化PCB设计
• 应用
  • CT扫描仪DAS
  • 光电二极管传感器
  • X射线探测系统

参数

方框图

DDC264 是德州仪器（TI）推出的 20 位 64 通道电流输入模数转换器（ADC），核心优势为高集成度、高精度积分架构与低功耗，支持直接测量低电平电流信号，可级联扩展通道数，适配 CT 扫描仪、X 光检测系统、光电二极管传感器等高精度多通道数据采集场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 通道与采样特性 ：64 路电流输入通道，采用双开关积分器架构，支持连续积分（A/B 侧交替工作，无电荷丢失）；积分时间可调节（160 µs~1 s），数据率最高 6.25 kSPS（DDC264CK 型号）或 3.125 kSPS（DDC264C 型号）。
• 精度与噪声 ：积分非线性（INL）±0.025% 读数 ±1 ppm FSR，无丢失码；噪声低至 6.3 ppm FSR（rms），输入偏置电流 ±5 pA（25°C~45°C），线性度与稳定性优异。
• 输入与量程 ：直接输入电流范围对应电荷值–0.6~150 pC，支持 4 档可编程量程（12.5 pC/50 pC/100 pC/150 pC），适配飞安级至微安级电流测量。
• 功耗与供电 ：模拟电源（AVDD）4.755.25 V（DDC264C）或 4.95.1 V（DDC264CK），数字电源（DVDD）2.7~3.6 V；单通道功耗 3 mW（DDC264C）或 5.5 mW（DDC264CK），总功耗最高 350 mW，低功耗设计适配多通道系统。

2. 环境与封装

• 工作温度：0°C 至 70°C，满足工业级常规工作环境要求；
• 封装形式：100 引脚 NFBGA 封装（9mm×9mm），符合 RoHS 标准，引脚镀层为 SNAGCU，MSL 等级 3，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±4 kV、充电设备模型（CDM）±1 kV，防护等级高于同类器件，保障操作可靠性。

二、关键功能特性

1. 核心架构与输入设计

• 积分架构：双开关积分器实现连续采样，A 侧积分时 B 侧数字化，确保 100% 电荷收集，适配低电平电流信号的高精度转换。
• 量程配置：通过寄存器选择 4 档量程，所有通道共享同一量程设置，内部集成微调电容网络，保证通道间一致性。
• 直接电流输入：无需外部电流 - 电压转换电路，可直接连接光电二极管等电流输出器件，输入偏置电流低，减少信号失真。

2. 接口与扩展能力

• 串行接口：支持菊花链级联，通过 DOUT/DIN 引脚扩展多器件通道数，简化多通道系统布线；数据时钟（DCLK）最高 32 MHz，配置时钟（CLK_CFG）最高 20 MHz。
• 数据输出：支持 16 位 / 20 位输出格式（偏移二进制码），DVALID 引脚指示数据就绪，数据在 DCLK 下降沿移位输出，适配同步数据读取。
• 配置寄存器：16 位配置寄存器可设置量程、输出格式、时钟分频等参数，支持配置数据回读与校验，功能扩展灵活。

3. 参考与同步控制

• 参考电压：外部参考输入（4.096 V 标称），需搭配缓冲电路与去耦电容稳定工作，参考电流随积分时间变化（340 µA~1650 µA）。
• 同步控制：CONV 引脚控制积分周期，需与系统时钟（CLK）同步（±10 ns），确保噪声性能；RESET 引脚支持异步复位，复位后需重新配置寄存器并等待 4 个转换周期再读取数据。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 医疗设备：CT 扫描仪数据采集系统（DAS）、X 光检测系统；
• 传感器信号采集：光电二极管阵列、多通道电流型传感器；
• 工业检测：高精度多通道电流监测、低电平信号测量系统。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：AVDD 与 DVDD 需独立供电，模拟电源推荐线性稳压器供电，各电源引脚就近放置 10 µF 陶瓷电容去耦；芯片内置旁路电容，简化 PCB 设计。
• 输入电路：输入信号需短路径布线，减少寄生电容（寄生电容影响噪声性能）；未使用通道建议悬空，避免引入干扰；光电二极管等传感器可反向偏置（降低寄生电容）或无偏置（降低暗电流），根据场景选择。
• 参考电路：外部参考电压需经低噪声运放（如 OPA350）缓冲，搭配 10 µF+0.1 µF 去耦电容，远离数字噪声源，确保参考稳定性。
• 布局规范：模拟地（AGND）、数字地（DGND）、安静地（QGND）单点连接至同一地平面；模拟输入通道与数字信号线严格分离，避免交叉干扰；QGND 引脚需单独布线并屏蔽，减少泄漏电流影响。

3. 软件与配置

• 寄存器配置：上电或复位后需通过 CLK_CFG/DIN_CFG 引脚配置寄存器，设置量程（Range [1:0]）、输出格式（Format）、时钟分频（Clkdiv）等参数，配置后需等待 4 个转换周期生效。
• 数据读取：支持三种读取方式（CONV 切换前 / 后读取、混合读取），多器件级联时通过菊花链连接，需控制 DCLK skew，避免时序违规。
• 量程选择：根据最大输入电流与积分时间计算电荷值，匹配对应量程（如 250 nA 电流 + 500 µs 积分时间对应 125 pC，选择 150 pC 量程）。