ADCS7477 A/D转换器数据手册

 

在电子设计领域，A/D转换器是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。今天我们要详细探讨的是德州仪器（TI）的ADCS747x系列A/D转换器，包括ADCS7476、ADCS7477和ADCS7478，它们在低功耗、高分辨率等方面表现出色，广泛应用于多个领域。

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一、产品概述

ADCS747x系列是低功耗、单片CMOS的12位（ADCS7476）、10位（ADCS7477）和8位（ADCS7478）模拟 - 数字转换器，转换速率可达1 MSPS。该系列产品采用逐次逼近寄存器（SAR）架构，内置跟踪保持电路，并且其串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和许多常见的DSP串行接口标准。此外，ADCS747x使用电源电压作为参考，支持2.7 - 5.25 V的单电源供电，适用于多种应用场景。

二、产品特性

（一）可变电源管理

ADCS747x采用6引脚SOT - 23封装，体积小巧，适合对空间要求较高的应用。它使用电源作为参考，具有较低的功耗。在3 V电源下，典型功耗为2 mW；在5 V电源下，典型功耗为10 mW。同时，该系列产品支持关机模式，可在吞吐量和功耗之间进行权衡。

（二）关键规格

1. 分辨率：分别提供12位、10位和8位无丢失码的分辨率，能够满足不同精度要求的应用。
2. 转换速率：高达1 MSPS的转换速率，可实现快速的数据采集。
3. 线性度：典型的差分非线性（DNL）为0.5， - 0.3 LSB，积分非线性（INL）为±0.4 LSB，保证了转换的准确性。

三、应用领域

ADCS747x系列的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：

1. 汽车导航：在汽车导航系统中，需要对各种传感器信号进行准确的采集和处理，ADCS747x的高分辨率和快速转换速率能够满足其对数据精度和实时性的要求。
2. 工业自动化：在工厂自动化和ATM设备中，可用于监测和控制各种模拟信号，如温度、压力、流量等。
3. 便携式系统：由于其低功耗和小封装的特点，非常适合用于便携式设备，如手持仪器、移动医疗设备等，以延长电池续航时间。
4. 移动通信：在移动通信设备中，可用于信号处理和调制解调等环节，提高通信质量。

四、详细规格

（一）绝对最大额定值

该系列产品的绝对最大额定值规定了其在正常工作时所能承受的最大电压、电流和温度范围。例如，电源电压范围为 - 0.3 - 6.5 V，任何引脚的电压不能超过这个范围，否则可能会对器件造成永久性损坏。

（二）ESD额定值

ADCS747x具有一定的静电放电（ESD）保护能力，人体模型（HBM）的ESD额定值为 + 3500 V，带电设备模型（CDM）的ESD额定值为 + 200 V。在使用和处理过程中，仍需注意静电防护，以避免器件受到损坏。

（三）推荐工作条件

推荐的工作条件包括电源电压范围（2.7 - 5.25 V）、数字输入引脚电压范围（2.7 - 5.25 V）和工作温度范围（ - 40 - 125°C）。在这些条件下使用，能够保证器件的性能和可靠性。

（四）电气特性

不同型号的ADCS747x在电气特性上略有差异，主要体现在分辨率、线性度、动态性能等方面。例如，ADCS7476的分辨率为12位，ADCS7477为10位，ADCS7478为8位。在动态性能方面，信号 - 噪声加失真比（SINAD）、信号 - 噪声比（SNR）、总谐波失真（THD）等指标也有所不同。

五、工作原理与模式

（一）工作原理

ADCS747x基于逐次逼近寄存器架构，通过比较输入信号和内部DAC输出的电压，逐步逼近输入信号的数字表示。在跟踪模式下，采样电容连接到输入信号；在保持模式下，采样电容保持输入信号的电压，进行转换操作。

（二）功能模式

1. 正常模式：在正常模式下，当片选信号（CS）拉低时，开始转换过程。为了获得最佳的吞吐量，应使器件一直处于正常模式，避免电源启动延迟。完成一次转换需要16个串行时钟（SCLK）周期，转换完成后，经过一定的安静时间（tQUIET），可以再次启动转换。
2. 关机模式：关机模式适用于不需要连续采样或愿意以吞吐量换取功耗的应用。当在SCLK的第二个和第十个下降沿之间将CS拉高时，器件进入关机模式，此时所有模拟电路关闭，功耗大幅降低。退出关机模式时，需要1 μs的启动时间，第一次转换结果可能不可用，第二次转换结果才是有效的。

六、应用与设计要点

（一）模拟输入

ADCS747x的模拟输入通道具有一定的等效电路，包括ESD保护二极管、电容和电阻。为了获得最佳性能，应使用低阻抗源驱动输入信号，以消除采样电容充电引起的失真。在动态性能要求较高的应用中，可使用低输出阻抗放大器驱动输入信号，并添加带通或低通滤波器以减少谐波和噪声。

（二）数字输入和输出

数字输入引脚（SCLK和CS）的电压限制为6.5 V，与电源电压无关，这使得ADCS747x可以与各种逻辑电平的设备接口。但需要注意的是，数字输出只能驱动电源电压。此外，数字输入引脚不易发生闩锁效应，SCLK和CS可以在电源电压施加之前置位。

（三）电源供应

电源供应对ADCS747x的性能至关重要。由于电源电压作为参考电压，任何大于1/2 LSB幅度的噪声都会影响转换器的噪声性能。因此，应使用稳定、低噪声的电源，并对电源进行去耦处理。同时，数字输出负载电容的充放电会引起电源电压的变化，可能会降低ADC的SNR和SINAD性能。为了减少数字噪声对电源的影响，可采用单独的电源或对电源进行去耦，尽量减小输出负载电容，并在必要时使用串联电阻。

（四）布局设计

在PCB布局设计中，应将模拟电路和数字电路分开，避免电容耦合和串扰。时钟线应尽量短，并进行适当的端接处理。模拟输入应与噪声信号隔离，外部组件应连接到干净的接地平面。推荐使用单一、均匀的接地平面和分割电源平面，将模拟电路和数字电路分别放置在不同的电源平面上。

七、总结

ADCS747x系列A/D转换器以其低功耗、高分辨率、灵活的电源管理和广泛的兼容性，成为众多应用领域的理想选择。在设计过程中，我们需要充分考虑其电气特性、工作模式、输入输出要求以及电源和布局等方面的因素，以确保系统的性能和可靠性。希望通过本文的介绍，能帮助电子工程师更好地理解和应用ADCS747x系列产品。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。