深入剖析ADS8322：高性能16位A/D转换器的卓越之选

 

在电子工程师的日常工作中，模拟 - 数字转换器（A/D转换器）是实现信号数字化处理的关键组件。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）推出的ADS8322，一款具备高性能、低功耗特点的16位、500kHz采样A/D转换器。

文件下载：ads8322.pdf

产品概述

ADS8322是一款集成了内部2.5V参考电压源的16位、500kHz A/D转换器。它采用基于电容的逐次逼近寄存器（SAR）架构，自带采样保持功能。该器件提供全16位接口，也支持8位选项，可通过两个读周期和八个引脚读取数据。ADS8322采用TQFP - 32封装，能在工业级 - 40°C至 + 85°C的温度范围内稳定工作。

产品特性

高速并行接口与高采样率

ADS8322具备高速并行接口，采样率可达500kHz，能满足高速数据采集的需求。在CT扫描仪、高速数据采集系统等应用中，这样的高速性能可以确保及时准确地采集和处理数据。

低功耗设计

在500kHz采样率下，功耗仅为85mW，低功耗特性使得ADS8322在对功耗敏感的应用场景中具有显著优势，如便携式医疗设备等，能够有效延长设备的续航时间。

内部参考电压

内部集成2.5V参考电压源，减少了外部参考电路的设计，简化了系统设计，同时也提高了系统的稳定性和可靠性。

单极性输入范围与特定封装

支持单极性输入范围，采用TQFP - 32封装，方便在电路板上进行布局和焊接，适用于各种不同的应用场景。

技术参数详解

绝对最大额定值

在使用ADS8322时，需要注意其绝对最大额定值，以确保器件的安全和正常工作。例如，输入电压、电源电压、工作温度和存储温度等都有明确的限制范围。超出这些范围可能会导致器件永久性损坏或影响其可靠性。

电气特性

• 分辨率：ADS8322提供16位分辨率，能够实现高精度的模拟信号转换，满足对数据精度要求较高的应用。
• 模拟输入：全量程输入跨度为0至 + 2VREF，绝对输入范围也有明确的规定。输入电容为25pF，泄漏电流小，有助于减少信号干扰和失真。
• 系统性能：无失码位数可达14位或15位（不同型号），积分线性误差、偏移误差和增益误差等指标都表现出色，保证了转换结果的准确性。
• 采样动态特性：转换时间为1.6μs，采集时间为350ns，吞吐量率为500kHz，孔径延迟和抖动小，小信号带宽为30MHz，阶跃响应时间为100ns，这些特性使得ADS8322能够快速、准确地采集和转换模拟信号。
• 动态特性：总谐波失真低，信噪失真比（SINAD）和无杂散动态范围（SFDR）表现优异，能够有效减少信号失真和噪声干扰。
• 参考输出和输入：参考输出电压稳定，源电流和漂移小，参考输入范围为1.5V至2.55V，能够适应不同的应用需求。
• 数字输入/输出：逻辑电平符合CMOS标准，数据格式为直二进制，方便与其他数字电路进行接口和通信。
• 电源供应要求：电源电压范围为4.75V至5.25V，在500kHz采样率下，电源电流为17mA至25mA，功耗为85mW至125mW。

工作原理

ADS8322基于电容重新分配架构，自带采样保持功能。它需要一个外部时钟来控制转换过程，时钟频率范围为25kHz至10MHz，时钟的占空比只要满足最小高电平和低电平时间要求即可。模拟输入通过 + IN和 - IN两个引脚提供，转换开始时，差分输入信号被采样到内部电容阵列上，转换过程中，输入与内部功能断开连接。

引脚分配与功能

ADS8322的引脚分配明确，每个引脚都有特定的功能。例如，DB0 - DB15为数据位引脚，用于传输转换后的数字数据；BUSY引脚在转换过程中为高电平，可用于指示转换状态；CLOCK引脚用于接入外部时钟，同步转换过程；CONVST引脚用于启动转换；CS引脚为芯片选择引脚等。

时序信息

在使用ADS8322时，需要严格遵循其时序要求。例如，转换时间、采集时间、时钟周期、时钟高电平和低电平时间、CONVST信号的高低电平时间等都有明确的规定。正确的时序控制是确保器件正常工作和转换结果准确性的关键。

典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，如频率频谱、信噪比和信噪失真比与输入频率的关系、无杂散动态范围和总谐波失真与输入频率的关系、偏移误差和增益误差与温度的关系等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解ADS8322在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的设计和优化。

实际应用中的注意事项

噪声处理

ADS8322存在一定的内部噪声，这是所有16位SAR型A/D转换器的共性。可以通过平均数字代码的方法来补偿噪声，对于直流信号，平均转换结果可以有效降低过渡噪声；对于交流信号，可以使用数字滤波器进行低通滤波和抽取，提高信噪比。

布局设计

为了获得最佳性能，在进行ADS8322的电路布局时需要格外注意。由于其基本SAR架构对电源、参考、接地连接和数字输入的干扰较为敏感，因此需要确保电源干净、良好旁路，接地稳定，避免数字逻辑的干扰。例如，AGND和DGND引脚应连接到干净的接地端，电源应通过旁路电容进行滤波，以减少高频噪声。

模拟输入电压范围

在使用过程中，要严格控制模拟输入电压的绝对范围，以保证转换器的线性度。 - IN输入不应低于GND - 100mV或超过GND + 0.5V， + IN输入应保持在GND - 100mV至VA + 100mV的范围内。同时，为了减少噪声，建议使用低带宽输入信号并搭配低通滤波器。

总结

ADS8322作为一款高性能的16位A/D转换器，凭借其高速、低功耗、高精度等特点，在CT扫描仪、高速数据采集、测试与仪器仪表、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计过程中，需要充分了解其特性、参数和工作原理，注意实际应用中的各种问题，才能充分发挥其优势，设计出更加优秀的电子产品。你在使用类似A/D转换器的过程中，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。