德州仪器ADS1605/6：高速高精度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。德州仪器（TI）的ADS1605和ADS1606作为高性能的delta - sigma模数转换器（ADC），凭借其出色的性能和丰富的特性，在众多应用场景中展现出强大的竞争力。今天，我们就来深入探讨这两款ADC的奥秘。

文件下载：ads1605.pdf

产品概述

ADS1605和ADS1606具有16位分辨率，默认过采样率为8。调制器采用2 - 1 - 1流水线delta - sigma架构，结合专有电路，实现了非常线性的高速操作。在时钟频率$f_{CLK}=40MHz$时，调制器以40MSPS的速率对输入信号进行采样。低纹波线性相位数字滤波器对调制器输出进行抽取，提供5MSPS的数据输出速率，信号通带可达2.45MHz。在2X模式下，通过将过采样率降低到4，数据速率可翻倍至10MSPS。

关键特性剖析

高性能指标

• 数据速率与带宽：标准模式下数据速率为5MSPS，2X模式可达10MSPS，带宽（-3dB）为2.45MHz，通带纹波小于±0.0025dB（至2.2MHz），能满足高速数据采集需求。
• 信号质量：信噪比（SNR）高达88dB，总谐波失真（THD）低至 - 99dB，无杂散动态范围（SFDR）高达101dB，确保了高质量的信号转换。

灵活的设计特性

• FIFO缓冲器：ADS1606包含可调节的先进先出（FIFO）缓冲器，方便主机控制器灵活检索数据。
• 参考电压：可使用片上生成或外部提供的电压参考，满足不同应用场景的需求。
• 电源管理：模拟电源功耗可通过外部电阻设置，在低速运行时可降低功耗。还有掉电模式，通过数字I/O引脚激活，关闭所有电路。

接口与兼容性

• 数字输出接口：通过简单的并行接口提供数字输出数据，可轻松连接到数字信号处理器（DSP）。
• 电源供应：采用 + 5V模拟电源（AVDD）和 + 3V数字电源（DVDD），数字I/O电源（IOVDD）工作范围为 + 2.7至 + 5.25V，支持多种逻辑系列。

电气特性详解

模拟输入特性

ADS1605/6测量差分输入信号$V{IN}=(AINP - AINN)$相对于差分参考$V{REF}=(VREFP - VREFN)$。满量程差分输入电压为1.467$V{REF}$，当$V{REF}=3V$时，满量程输入电压为±4.4V。为获得最佳模拟性能，建议输入限制在±1.165$V{REF}$（ - 2dBFS），对应$V{REF}=3V$时，推荐输入范围为±3.78V。

动态性能指标

在不同输入频率和幅度下，ADS1605/6展现出出色的动态性能。例如，在$f_{IN}=100kHz$， - 2dBFS时，SNR为88dB，THD为 - 93dB，SFDR为96dB。

时钟与数字特性

时钟输入频率$f{CLK}$范围为1 - 50MHz，典型值为40MHz。数字输入输出满足多种逻辑电平要求，如$V{IH}$为0.7$IOVDD$至$IOVDD$，$V_{IL}$为DGND至0.3$IOVDD$。

实际应用中的注意事项

输入驱动与性能优化

为实现最佳性能，模拟输入必须采用差分信号驱动，推荐输入信号的共模电压$V_{CM}=2.0V$。输入电路应能够处理ADS1605/6内部开关电容带来的负载，建议使用低电阻的驱动电路，以减少热噪声对整体性能的影响。

参考电压设置

可选择内部或外部参考电压。使用外部参考时，将REFEN引脚置高，外部电路需能提供直流和瞬态电流。为获得最佳模拟性能，建议使用3.0V的外部参考电压。

时钟源选择

高质量的时钟源对于ADS1605/6的性能至关重要。推荐使用晶体时钟振荡器作为CLK源，以减少时钟抖动对SNR性能的影响。

FIFO使用要点（仅ADS1606）

ADS1606的FIFO可临时存储数据，方便主机控制器检索。使用时需注意设置合适的FIFO级别，确保数据读取的准确性和稳定性。每次DRDY触发时，必须读取FIFO中设定数量的数据，否则可能导致FIFO操作中断。

电源管理与布局

合理的电源旁路设计对于ADS1605/6的性能至关重要。建议在每个电源引脚附近放置1µF和0.1µF的陶瓷电容。在PCB布局方面，可选择单公共接地平面或模拟和数字分开的接地平面，但需注意避免电流干扰。

应用案例

ADS1605和ADS1606适用于科学仪器、自动化测试设备、数据采集和医学成像等领域。例如，在医学成像中，其高精度和高速的数据转换能力可确保图像的清晰和准确；在自动化测试设备中，能快速准确地采集和处理信号，提高测试效率。

ADS1605和ADS1606以其卓越的性能、灵活的设计和广泛的适用性，为电子工程师在高速高精度数据采集和处理方面提供了优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择和配置这些特性，以充分发挥其优势。你在使用类似ADC时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。