深入剖析ADS8325：16位高速微功耗模数转换器的卓越之选

 

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界与数字世界的关键桥梁。TI的ADS8325作为一款16位、高速、微功耗的采样模数转换器，凭借其出色的性能和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入剖析这款ADS8325的各项特性、工作原理以及应用要点。

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一、产品概述

ADS8325专为2.7V至5.5V的电源电压范围而设计，即使在全100kHz数据速率下运行，也仅需极少的功率。在较低的数据速率下，其高速特性使它大部分时间可处于掉电模式，例如在10kHz数据速率下，平均功耗小于1mW。它具有16位分辨率、无失码、低噪声（3LSB PP）、出色的线性度（±1.5LSB典型值）等优点，还提供MSOP - 8和SON - 8两种封装形式，其中SON封装尺寸与3x3 QFN相同。

二、产品特性亮点

（一）高精度与低噪声

ADS8325具备16位分辨率且无失码，能够提供高精度的模数转换结果。其极低的噪声水平（3LSB PP）确保了在信号转换过程中不会引入过多干扰，使得输出结果更加准确可靠。在对信号精度要求极高的应用场景，如工业控制、振动分析等领域，ADS8325的高精度和低噪声特性能够发挥重要作用。

（二）微功耗设计

在功耗方面，ADS8325表现出色。在100kHz数据速率下，功耗仅为4.5mW；在10kHz数据速率下，功耗小于1mW。这种微功耗特性使得它非常适合用于便携式和电池供电的系统，能够有效延长电池的使用寿命，减少系统的散热需求。

（三）良好的线性度

该转换器具有±1.5LSB典型的线性度，能够保证在整个输入范围内，输出值与输入值之间保持良好的线性关系。这对于需要精确测量和控制的应用来说至关重要，能够减少因非线性误差带来的测量偏差。

（四）灵活的接口与封装

ADS8325采用同步串行（SPI/SSI兼容）接口，方便与微处理器和其他数字系统进行通信。同时，它提供MSOP - 8和SON - 8两种封装形式，用户可以根据实际的电路板布局和空间要求进行选择，提高了设计的灵活性。

三、工作原理

ADS8325是一款经典的逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器，基于电容重新分配架构，本身包含采样保持功能。它采用0.6μ CMOS工艺制造，这种架构和工艺使得ADS8325能够以高达每秒100,000次的转换速率采集和转换模拟信号，同时从+VDD吸取的功率小于4.5mW。

（一）外部参考与时钟

ADS8325需要外部参考电压、外部时钟和单电源（VDD）。外部参考电压可以在2.5V至5.5V之间选择，其值直接设定了模拟输入的范围。参考输入电流取决于转换器的转换速率。外部时钟频率可以在24kHz（1kHz吞吐量）至2.4MHz（100kHz吞吐量）之间变化，时钟的占空比只要满足最小高电平和低电平时间至少为200ns（VDD = 4.75V或更高）即可。

（二）模拟输入与转换过程

模拟输入通过+IN和–IN两个输入引脚提供。当启动转换时，这两个引脚的差分输入信号会被采样到内部电容阵列上。在转换过程中，两个输入与内部功能断开连接。转换的数字结果通过DCLOCK输入时钟输出，并以串行方式在Dout引脚提供，先输出最高有效位。

四、电气特性详解

（一）模拟输入特性

ADS8325的模拟输入是差分的，输入信号的幅度为+IN和–IN输入之间的差值。输入电阻为5GΩ，输入电容在采样期间为45pF，输入泄漏电流为±50nA。全功率带宽在不同电源电压下有所不同，例如在VDD = +5V时为20kHz，在VDD = +2.7V时为4kHz。

（二）直流精度特性

分辨率为16位，无失码位数在不同型号和电源电压下有所差异。积分线性误差、偏移误差、增益误差等参数也都有明确的指标，这些参数直接影响着转换器的测量精度。

（三）数字输入输出特性

数字输入和输出逻辑家族为CMOS或LVCMOS，高电平输入电压、低电平输入电压、输入电流、输出电压等参数都与电源电压有关。在不同的电源电压下，需要根据具体的逻辑电平要求进行连接和设计。

五、应用注意事项

（一）布局设计

为了获得最佳性能，在ADS8325的物理布局设计中需要格外注意。特别是在参考电压较低和/或转换速率较高的情况下，布局的合理性对转换器的性能影响更大。参考电压应使用47μF电容进行旁路，同时可以使用串联电阻和大电容对参考电压进行低通滤波。

（二）噪声处理

ADS8325本身的过渡噪声极低，但为了实现这种低噪声性能，输入信号和参考电压的峰 - 峰值噪声必须小于50μV。可以通过平均数字代码的方式来补偿转换器的噪声，对于直流附近频率的输入信号，平均转换结果可以将过渡噪声降低1/√n倍，其中n为平均次数。对于交流信号，可以使用数字滤波器进行低通滤波和抽取，每抽取2倍，信噪比将提高3dB。

（三）电源管理

为了实现最低的功耗，应选择满足系统要求的最低转换速率。同时，利用CS信号可以对转换进行短周期操作，例如在只需要部分转换结果时，可以提前终止转换，从而降低功耗。

六、总结

ADS8325作为一款高性能的16位模数转换器，以其高精度、低噪声、微功耗等特性，在便携式设备、远程数据采集、工业控制等众多领域展现出了强大的竞争力。通过深入了解其工作原理和应用注意事项，工程师们可以更好地发挥该转换器的优势，设计出更加优秀的电子系统。在实际应用中，大家是否也遇到过类似ADS8325的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。