SM73201 16 位微功耗差分输入 ADC 产品总结

SM73201为16位逐次近似寄存器（SAR）模拟转数字 最大采样率为250 kSPS的转换器（ADC）。转换器配备了差动器 模拟输入具有85 dB的优秀共模信号抑制比，使得SM73201 适合噪音环境。

SM73201使用单一模拟电源（V 一个 ） 以及 独立的数字输入/输出（V IO ）供应。V一个能 范围为+4.5V至+5.5V和VIO范围范围为+2.7V至+5.5V。这允许 系统设计者通过作模拟系统来最大化性能并最小化功耗 在V型处的ADC部分一个与+3.3V控制器接口时，电压为+5V。 串行数据输出为二进制2补码，兼容SPI格式。
*附件：sm73201.pdf

SM73201的性能在1 MHz至1 MHz的时钟频率下规定。 5 MHz，参考电压为+2.5V至+5.5V。该SM73201提供小型10引足VSSOP版本 包。高精度、差分输入、低功耗和小尺寸使得 SM73201非常适合直接连接到电池供电系统的桥式传感器和换能器 或远程数据采集应用。

特性

• 可再生能源等级
• 指定性能范围为50至250千每秒
• 独立的数字输入/输出电源
• 真实差分输入
• 外部电压参考范围为+0.5V至V。一个
• 宽广的输入共模电压范围，从0V到V。一个
• SPI/QSPI/MICROWIRE 兼容串行接口
• 工作温度范围为−40°C至+85°C
• 小型VSSOP-10封装

主要规格

• 转换率：50 kSPS 至 250 kSPS
• 信噪比：93.2 dBc
• SFDR：108 dBc
• THD：−104 dBc
• 功耗
  • 200千每秒，5伏：5.3毫瓦
  • 250千每秒，5伏：5.8毫瓦
  • 断电时，5V：10 μW

参数

方框图

SM73201 是德州仪器（TI）推出的 16 位逐次逼近寄存器（SAR）型模数转换器（ADC），核心优势为低功耗、高动态性能与差分输入设计，支持 50~250 kSPS 采样率，适配光伏直流电弧检测、太阳能数据采集、工业测控等低功耗高精度应用场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 采样与精度 ：采样率范围 50~250 kSPS，16 位分辨率无丢失码；积分非线性（INL）±0.8 LSB，微分非线性（DNL）-0.5/+0.8 LSB，精度表现优异。
• 动态性能 ：SNR 典型值 93.2 dBc，THD 低至 - 106 dBc，SFDR 达 111 dBc，有效位数（ENOB）最高 15.2 位，抗干扰能力强。
• 输入与参考 ：真差分输入，输入范围 ±V_REF（V_REF 0.55.5 V），共模抑制比（CMRR）85 dB；支持外部参考电压，输入共模电压范围 0V_A（模拟电源电压）。
• 功耗与供电 ：模拟电源（V_A）4.55.5 V，数字 I/O 电源（V_IO）2.75.5 V；250 kSPS 时总功耗仅 5.8 mW，掉电模式功耗低至 10 μW，微功耗特性突出。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C 至 85°C，满足工业级宽温要求；
• 封装形式：10 引脚 VSSOP 封装（3.4mm×5.3mm），符合 RoHS 标准，引脚镀层为 SN，MSL 等级 1，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）2500 V、机器模型（MM）250 V、充电设备模型（CDM）1250 V，防护性能可靠。

二、关键功能特性

1. 输入与采样设计

• 差分输入：支持真差分与单端输入两种模式，差分模式下抗共模干扰能力强，适配嘈杂工业环境；单端模式需将反相输入端偏置在稳定共模电压。
• 零功耗跟踪模式（ZPTM）：转换结束后自动进入低功耗跟踪状态，采样电容持续跟踪输入信号，无唤醒延迟，平衡功耗与响应速度。
• 输入适配：输入电容 20 pF（采集模式）/4 pF（转换模式），支持 0~V_A 宽共模电压范围，可直接连接桥式传感器、变送器等差分输出器件。

2. 接口与控制

• 串行接口：兼容 SPI/QPI/MICROWIRE 协议，3 线制接口（CS、SCLK、DOUT），SCLK 频率 1~5 MHz，数据以二进制补码格式 MSB 优先输出。
• 灵活控制：支持 “短周期” 操作，可提前终止转换以降低功耗；CS 引脚控制转换启动与帧同步，高电平时进入掉电模式，低电平时启动转换。
• 无流水线延迟：转换数据实时输出，无额外 latency，适配对时序敏感的应用场景。

3. 低功耗与兼容性

• 功耗优化：功耗随采样率线性调整，200 kSPS 时功耗 5.3 mW，掉电模式仅 10 μW，适配电池供电设备。
• 电源兼容：模拟与数字电源独立供电，可分别配置为 5 V（模拟）与 3.3 V（数字），无需电平转换即可适配主流控制器。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 新能源领域：光伏直流电弧检测系统、太阳能电池板数据采集；
• 工业控制：工业 I/O 模块、仪器仪表、低功耗测控系统；
• 传感器信号采集：桥式传感器、差分输出变送器信号转换。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：V_A 与 V_IO 需独立供电，模拟电源推荐线性稳压器，各电源引脚就近放置 0.1 μF 陶瓷电容 + 1~10 μF 钽电容去耦，降低电源噪声。
• 输入电路：差分输入信号线需短路径、等长度布线，减少寄生参数；信号源阻抗较高时，可在输入引脚并联 1 nF 以上外部电容作为电荷储备，确保采样稳定。
• 参考电路：外部参考电压需搭配 0.1 μF+10 μF 去耦电容，推荐使用 LM4040、SM74601 等低噪声基准源，提升转换精度。
• 布局规范：模拟地与数字地单点连接，差分输入线路与数字信号线分离布线，避免交叉干扰；时钟线短且隔离，降低电磁耦合噪声。

3. 软件与配置

• 接口时序：转换需 18 个 SCLK 周期，数据在 SCLK 下降沿输出，CS 引脚低电平启动转换，高电平进入掉电模式，需严格遵循时序要求避免数据错误。
• 采样率调整：通过控制 SCLK 频率与 CS 触发频率调节采样率，最低采样率 50 kSPS，满足低功耗长续航需求。
• 模式选择：差分模式适合强干扰环境，单端模式需将反相输入端偏置在 V_REF 水平，充分利用输入动态范围。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：相比同类产品，兼具低功耗（掉电 10 μW）与高动态性能（SFDR 111 dBc），差分输入设计抗干扰能力突出，小封装适合空间受限场景。
• 选型建议：需低功耗、差分输入、高精度的光伏检测、工业低功耗测控场景优先选择；电池供电设备、远程数据采集终端可充分发挥其微功耗特性。