深入解析ADS1625/6：高性能18位ADC的卓越之选

 

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一个至关重要的环节，它直接影响着系统的性能和精度。今天，我们就来深入探讨一下德州仪器（TI）的两款高性能18位、1.25MSPS的Delta-Sigma模数转换器（ADC）——ADS1625和ADS1626。

文件下载：ads1626.pdf

产品概述

ADS1625和ADS1626是高速、高精度的Delta-Sigma ADC，具备18位的分辨率。它们的数据速率高达1.25MSPS，带宽（-3dB）为615kHz，通带纹波小于±0.0025dB（至550kHz）。这两款器件在高速运行时表现出色，信噪比（SNR）高达93dB，总谐波失真（THD）低至 -101dB，无杂散动态范围（SFDR）高达103dB。其中，ADS1626还包含一个可调节的先入先出（FIFO）缓冲器，用于输出数据。

关键特性

高性能指标

• 数据速率：1.25MSPS的高速数据转换能力，能够满足大多数高速数据采集应用的需求。
• 信噪比：高达93dB的SNR，确保了在复杂信号环境下能够准确地采集和转换信号。
• 总谐波失真：低至 -101dB的THD，有效减少了信号失真，提高了信号的质量。
• 无杂散动态范围：高达103dB的SFDR，保证了在存在杂散信号的情况下，仍能准确地分辨出有用信号。

灵活的配置选项

• 可调节的FIFO（仅ADS1626）：通过FIFO_LEV[2:0]引脚可以设置FIFO的深度，为数据采集和处理提供了更多的灵活性。
• 可选的片上参考：可以选择使用内部或外部的电压参考，满足不同应用场景的需求。

宽输入范围和高线性度

• 宽输入范围：支持非常宽的输入信号范围，对于VREF = 3V，满量程输入电压为±4.4V，降低了出现超出范围信号的可能性。
• 高线性度：积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）指标优秀，确保了输出代码的准确性和线性度。

低功耗设计

• 可调节的功耗：通过外部电阻可以控制模拟功耗，在低速运行时可以降低功耗。
• 掉电模式：通过PD引脚可以将所有电路关闭，进一步降低功耗。

电气特性

模拟输入

ADS1625/6测量差分信号VIN = (AINP - AINN) ，相对于差分参考VREF = (VREFP - VREFN) 。满量程差分输入电压为1.467VREF，推荐输入范围为±1.165VREF（-2dBFS），以实现最佳的模拟性能。

动态指标

在不同的输入频率和信号幅度下，ADS1625/6都能保持良好的动态性能，如SNR、THD、SFDR等指标都表现出色。

数字滤波器特性

数字滤波器具有低纹波、线性相位的特点，通带范围为0 - 550kHz，通带纹波小于±0.0025dB，-3dB带宽为615kHz，阻带衰减为72dB。

引脚功能和连接

ADS1625/6采用TQFP-64封装，引脚功能丰富，包括模拟输入、数字输入输出、电源引脚等。在连接时，需要注意各个引脚的功能和特性，确保正确连接和使用。

模拟引脚

• AGND：模拟地
• AVDD：模拟电源
• AINN：负模拟输入
• AINP：正模拟输入
• RBIAS：用于外部模拟偏置设置电阻的端子

数字引脚

• REFEN：内部参考使能
• PD：掉电控制
• DVDD：数字电源
• DGND：数字地
• RESET：复位数字滤波器
• CS：芯片选择
• RD：读使能
• OTR：模拟输入超出范围指示
• DRDY：数据准备好信号
• DOUT[17:0]：数据输出

FIFO引脚（仅ADS1626）

• FIFO_LEV[2:0]：设置FIFO的深度

应用电路设计

驱动输入电路

外部驱动电路需要能够处理ADS1625/6内部开关电容的负载，推荐使用单端或差分运算放大器来驱动输入。同时，需要注意输入信号的共模电压和绝对输入电压的范围，以确保最佳性能。

参考输入电路

ADS1625可以使用内部或外部的电压参考，在使用外部参考时，需要将REFEN引脚置高，同时确保外部参考电压在规定的范围内。在使用内部参考时，需要将REFEN引脚置低，并进行良好的旁路处理。

时钟输入电路

ADS1625/6需要一个高质量的外部时钟信号，推荐使用晶体时钟振荡器作为CLK源，以确保最佳性能。同时，需要注意时钟信号的抖动，避免影响SNR性能。

数据处理和接口

数据格式

18位输出数据采用二进制补码格式，正常运行时，输出代码范围在200A8h至1FF57h之间。

数据检索

数据检索通过简单的并行接口进行控制，DRDY输出的下降沿表示有新数据可用。在ADS1625上，可以将CS和RD信号都置低；在ADS1626上，当FIFO使能时，只有CS可以置低，RD需要进行切换以操作FIFO。

复位操作

ADS1625和禁用FIFO的ADS1626可以通过将RESET引脚置低进行异步复位；启用FIFO的ADS1626需要不同的复位序列，具体操作可以参考文档中的说明。

FIFO功能（仅ADS1626）

ADS1626的FIFO可以临时存储输出数据，为数据采集和处理提供了更多的灵活性。通过FIFO_LEV[2:0]引脚可以设置FIFO的深度，不同的设置对应不同的DRDY周期。在使用FIFO时，需要注意数据的读取和处理，避免出现FIFO操作中断的情况。

功耗管理

模拟功耗

通过连接在RBIAS引脚和模拟地之间的外部电阻可以设置模拟电流水平，从而控制模拟功耗。在使用较慢的CLK频率时，可以降低模拟电流，减少功耗。

掉电模式

当不使用时，可以将PD引脚置低，将所有电路关闭，包括电压参考。在退出掉电模式后，需要等待参考启动，并确保调制器和数字滤波器稳定后再进行数据采集。

布局注意事项

为了实现ADS1625/6的最佳性能，需要注意PCB布局。使用良好的高速技术，将关键电容尽可能靠近引脚放置，包括模拟和参考输入以及电源引脚的电容。同时，需要注意接地平面的设计，可以选择单公共平面或两个单独的平面（模拟地和数字地），并进行适当的隔离和连接。

应用案例

ADS1625和ADS1626适用于多种应用场景，如科学仪器、自动化测试设备、数据采集、医学成像和振动分析等。在这些应用中，它们的高性能和灵活性能够满足不同的需求，为系统的设计和开发提供了有力的支持。

总结

ADS1625和ADS1626是两款非常优秀的18位ADC，具有高速、高精度、低功耗、灵活配置等优点。在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的器件，并注意电路设计、布局和功耗管理等方面的问题，以充分发挥它们的性能优势。希望通过本文的介绍，能够帮助电子工程师更好地了解和使用这两款器件，为电子设计带来更多的可能性。

你在使用ADS1625/6的过程中遇到过哪些问题？或者有什么独特的应用经验？欢迎在评论区分享交流！