深度剖析ADC082S021：8位A/D转换器的卓越之选

 

在电子设计的领域中，A/D转换器扮演着至关重要的角色，它是连接模拟世界和数字世界的桥梁。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）推出的一款优秀的A/D转换器——ADC082S021。

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一、产品概述

ADC082S021是一款低功耗、双通道CMOS 8位模拟 - 数字转换器，具备高速串行接口。与传统仅在单一采样率下规定性能的做法不同，它在50 ksps至200 ksps的采样率范围内都有完整的性能指标。这一特性使得它在不同的应用场景中都能灵活应对，展现出强大的适应性。

二、产品特性与关键指标

（一）特性亮点

1. 多采样率支持：可在50 ksps至200 ksps的范围内灵活调整采样率，满足不同应用对采样速度的需求。
2. 双输入通道：提供两个输入通道，能同时处理两路模拟信号，增加了系统的信号处理能力。
3. 可变电源管理：采用2.7V - 5.25V的单电源供电，并且具备电源关断功能，可有效降低功耗。

（二）关键指标

指标类型	具体指标	典型值	单位
静态特性	分辨率（无缺失码）	8	位
	积分非线性（INL）	±0.04	LSB（典型）
	差分非线性（DNL）	±0.04	LSB（典型）
动态特性	信噪失真比（SINAD）	49.6	dB（典型）
	信噪比（SNR）	49.6	dB（典型）
	总谐波失真（THD）	-76	dB（典型）
电源特性	正常模式功耗（3V供电）	1.6	mW（典型）
	正常模式功耗（5V供电）	5.8	mW（典型）

这些指标表明，ADC082S021在精度、噪声抑制和功耗等方面都有出色的表现，能够为系统提供高质量的模拟 - 数字转换服务。

三、引脚说明与等效电路

（一）引脚功能

引脚编号	引脚名称	描述
5、4	IN1和IN2	模拟输入，信号范围为0V至VA
8	SCLK	数字时钟输入，直接控制转换和读出过程
7	DOUT	数字数据输出，输出样本在SCLK引脚的下降沿时钟输出
6	DIN	数字数据输入，通过该引脚在SCLK的上升沿加载ADC082S021的控制寄存器
1	CS	芯片选择，CS下降沿开始转换过程，CS保持低电平时转换持续进行
2	VA	正电源引脚，应连接到2.7V至5.25V的稳定电源，并通过1μF电容和0.1μF单片电容旁路到GND
3	GND	芯片的接地引脚

（二）等效电路

了解引脚功能后，我们还需要关注其等效电路。在设计电路时，要根据等效电路合理布局元件，确保信号的稳定传输和转换。例如，模拟输入引脚的ESD保护二极管和采样电容等元件，会影响输入信号的质量和转换精度。在实际应用中，要注意输入信号的范围，避免超出ESD二极管的导通范围，导致器件工作异常。

四、工作原理与操作

（一）工作模式

ADC082S021有跟踪模式和保持模式。在跟踪模式下，开关SW1将采样电容连接到模拟输入通道，SW2平衡比较器输入；在保持模式下，SW1将采样电容连接到地，保持采样电压，SW2使比较器失衡，控制逻辑指示电荷再分配DAC向采样电容添加固定电荷，直到比较器平衡，此时DAC的数字字即为模拟输入电压的数字表示。

（二）操作流程

一个串行帧是CS为低电平的时间段，每个帧应包含16个SCLK周期的整数倍。在CS下降沿后的前3个SCLK周期，ADC处于跟踪模式，获取输入电压；接下来的13个SCLK周期进行转换并输出数据。每次转换时，需要在CS下降后的前8个SCLK上升沿将数据时钟输入到DIN引脚，指示下一次转换选择的输入通道。

五、应用场景与典型电路

（一）应用场景

1. 便携式系统：由于其低功耗特性，适合用于电池供电的便携式设备，如手持仪器、可穿戴设备等。
2. 远程数据采集：可用于远程数据采集系统，将模拟信号转换为数字信号后进行传输和处理。
3. 仪器仪表与控制系统：在仪器仪表和控制系统中，对信号的精度和稳定性要求较高，ADC082S021能够满足这些需求。

（二）典型电路

典型应用电路中，通常使用德州仪器的LP2950低压差电压调节器为其供电，电源引脚通过电容网络旁路，以减少电源噪声对转换性能的影响。同时，将四线接口连接到微处理器或DSP，实现数据的传输和处理。

六、电源管理与噪声考虑

（一）电源管理

ADC082S021在CS为低电平时全功率工作，CS为高电平时全功率关断。可以通过调整SCLK频率和转换次数来平衡吞吐量和功耗。例如，在不需要高吞吐量时，降低SCLK频率或增加转换间隔，将器件置于关断模式，以降低功耗。

（二）噪声考虑

电源噪声会影响ADC的性能，特别是输出负载电容的充放电会导致电源电压变化和“地弹”噪声。为了减少噪声影响，应尽量减小输出负载电容，当负载电容大于50 pF时，可在ADC输出端使用100Ω串联电阻。

七、总结与思考

ADC082S021以其丰富的特性、出色的性能和灵活的操作方式，成为众多应用场景中的理想选择。在实际设计中，我们需要根据具体需求合理选择采样率、电源电压等参数，同时注意引脚布局、电源管理和噪声抑制等问题。大家在使用ADC082S021的过程中，是否遇到过一些特殊的问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。