ADS7924 四通道 12 位微功耗模数转换器（ADC）总结

该 ADS7924 是一个四通道、12 位的模数转换器（ADC），带有 I^2^C™接口。凭借低功耗的ADC核心、低供电运行支持以及灵活的测量序列器，基本消除转换间的功耗，ADS7924为电池供电设备和能量收集系统等关键电力应用提供了完整的监控系统。

ADS7924为每个输入配备专用数据寄存器和可编程数字阈值比较器。可以编程触发中断的报警条件。数据缓冲、可编程阈值比较和报警中断的结合，最大限度地减少了主机微控制器监督ADS7924所需的时间。
*附件：ads7924.pdf

四通道输入复用器（MUX）通过外部引脚布线，使得MUX和ADC之间可以使用统一的信号调节电路，从而减少了整体元件数量。低功耗ADC以模拟电源为参考，能够在仅10微秒内获取和转换信号。内置振荡器无需提供主时钟。

该ADS7924提供小型3毫米×3毫米WQFN规格，完全适用于工业温度范围的-40°C至85°C。

特性

• 智能监控：
  • 四通道多路复用器的自动序列
  • 每个通道的独立报警阈值
  • 可编程扫描速率
• MicroPOWER™ 监控：
  • 四通道扫描：
    • 每1毫秒→25 μW
    • 每10毫秒→5微瓦
    • < 1 μA 的停电电流
  • 可编程中断引脚控制微控制器的关机/唤醒
  • 自动断电控制
  • PWRCON 引脚允许关闭外部运算放大器
• 供应范围广泛：
  • 模拟电源：2.2 V 至 5.5 V
  • 数字电源：1.65 V 至 5.5 V
• 小型封装：3毫米×3毫米WQFN

参数

方框图

ADS7924 是德州仪器（TI）推出的四通道 12 位高精度模数转换器，核心优势为微功耗设计、I2C 接口集成、自动序列扫描与独立报警阈值功能，适配 2.2V~5.5V 宽供电范围，是便携式、电池供电及能量收集系统中信号监测的理想方案。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样 ：12 位分辨率（无失码），单通道转换时间 10μs（6μs 采集 + 4μs 转换），支持多通道自动扫描，扫描速率可编程。
• 静态精度 ：积分非线性（INL）±1.5 LSB，微分非线性（DNL）±1.5 LSB；偏移误差 ±5 LSB，增益误差 ±0.2% FSR，精度稳定。
• 噪声性能 ：RMS 噪声 0.125 LSB，通道间串扰 85 dB，信号纯净度高，适配微弱信号采集。
• 输入特性 ：单端输入，输入范围 0AVDD，输入电容 410 pF，多路选择器（MUX）内阻 60 Ω，适配多种传感器信号。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C~85°C（工业级），适配恶劣工作环境；
• 封装形式：3mm×3mm 16 引脚 WQFN，带裸露热焊盘，RoHS 兼容，MSL 等级 1；
• 功耗表现：四通道扫描时功耗低至 5μW（10ms 周期）、25μW（1ms 周期），掉电电流 < 1μA，功耗优化显著；
• 供电电压：模拟电源（AVDD）2.2V5.5V，数字电源（DVDD）1.65V5.5V，支持宽电压供电场景。

二、关键功能特性

1. 采样与扫描模式

• 多工作模式：支持空闲、唤醒、手动单通道 / 扫描、自动单通道 / 扫描、带睡眠的自动扫描等 9 种模式，适配连续监测与间歇监测场景。
• 自动序列扫描：四通道自动循环采样，支持通道优先级配置，采样间隔可编程，减少 MCU 干预。
• 睡眠功耗优化：带睡眠模式的自动扫描可设置 2.5ms~320ms 可编程睡眠间隔，睡眠期间功耗降至 μA 级，延长电池寿命。

2. 报警与中断

• 独立阈值设置：每通道支持 8 位上下限报警阈值寄存器，可灵活配置监测范围。
• 报警触发机制：支持连续触发或多次触发（1~7 次可选）报警，INT 引脚可配置为报警、忙状态或数据就绪信号，主动通知 MCU。
• 中断灵活配置：INT 引脚支持电平触发或脉冲触发，极性可设（高 / 低有效），适配不同 MCU 中断处理逻辑。

3. 接口与控制

• 通信接口：I2C 兼容接口（支持标准模式 100kHz、快速模式 400kHz），支持 2 个可选从地址（通过 A0 引脚配置），布线简洁。
• 外部控制：PWRCON 引脚可控制外部运算放大器的关断 / 唤醒，同步功耗管理；RESET 引脚支持外部复位，操作便捷。
• 寄存器配置：内置模式控制、中断配置、数据缓冲、阈值设置等寄存器，支持单寄存器或多寄存器连续读写。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 便携式设备：医疗监测、通信设备、远程传感器信号采集；
• 电源监测：电池电压、电源轨状态监测；
• 能量收集系统：低功耗传感器节点数据采集，适配能量受限场景。

2. 硬件设计建议

• 外部元件 ：AVDD 与 DVDD 引脚需各外接 0.1μF 陶瓷去耦电容，贴近引脚放置；热焊盘需连接 AGND，提升散热与电气性能。
• 输入配置：模拟信号路径与数字信号路径分开布线，避免串扰；高阻抗传感器信号需通过运算放大器缓冲后输入，确保采样稳定性。
• 接口设计：I2C 总线需外接上拉电阻（典型 4.7kΩ~10kΩ），SDA/SCL 信号线长度尽量缩短，减少干扰。

3. 软件与配置

• 模式选择：连续监测选自动扫描模式，低功耗场景选带睡眠的自动扫描模式，按需配置睡眠间隔。
• 报警配置：根据信号波动范围设置合理的上下限阈值与触发次数，避免误报警；通过 INT 引脚中断减少 MCU 轮询，降低系统功耗。
• 数据读取：支持单通道数据读取或多通道连续读取，数据以 12 位二进制格式存储在对应通道寄存器中，读取便捷。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：微功耗设计适配电池供电设备；多通道自动扫描减少 MCU 负担；I2C 接口集成度高，布线简单；独立报警功能无需软件实时监测，响应迅速。
• 选型建议：专为便携式、低功耗信号监测设计，适用于医疗设备、传感器节点、电源监测等场景；需配合低噪声电源与合理布线，充分发挥其低功耗与高精度优势。