探索ADAQ7980/ADAQ7988：16位数据采集系统的卓越之选

在电子设计的广阔领域中，数据采集系统的性能往往是决定整个项目成败的关键因素。今天，我们将深入探讨一款备受瞩目的产品——ADAQ7980/ADAQ7988，这是一款16位、1 MSPS的集成数据采集子系统，由Analog Devices, Inc.精心打造，为众多应用场景带来了高效、精准的数据采集解决方案。

文件下载：ADAQ7980.pdf

特性亮点：集易用与高性能于一身

易用性与集成优势

ADAQ7980/ADAQ7988作为μModule数据采集系统，其所有有源组件均由Analog Devices设计，这不仅保证了产品的质量和性能，还大大简化了设计流程。它集成了关键的无源组件，相比传统信号链，可节省50%的PCB面积，为工程师们提供了更紧凑的设计方案。此外，它支持SPI、QSPI、MICROWIRE™和DSP兼容的串行接口，还能实现多个设备的级联，进一步增强了系统的扩展性。

高性能指标

在性能方面，ADAQ7980/ADAQ7988表现卓越。它拥有16位分辨率且无丢失码，其中ADAQ7980的吞吐量可达1 MSPS，ADAQ7988为500 kSPS。其积分非线性（INL）典型值为±8 ppm，最大值为20 ppm；信噪比（SNR）在10 kHz时典型值为91.5 dB（单位增益）；总谐波失真（THD）在10 kHz时为 -105 dB。零误差典型值为±0.06 mV（单位增益），零误差温度漂移最大值为1.3 µV/°C。

低功耗与灵活性

低功耗是ADAQ7980/ADAQ7988的另一大优势。ADAQ7980在1 MSPS时典型功耗为21 mW，ADAQ7988在500 kSPS时典型功耗为16.5 mW。同时，它还具备灵活的掉电模式，可根据实际需求调整功耗。此外，该产品采用小型24引脚、5 mm × 4 mm LGA封装，具有出色的ESD额定值，人体模型（HBM）为3500 V，场感应带电设备模型（FICDM）为1250 V，工作温度范围为 -55°C至 +125°C，能适应各种恶劣环境。

应用领域：广泛覆盖，满足多样需求

ADAQ7980/ADAQ7988的应用领域十分广泛，涵盖了自动化测试设备（ATE）、电池供电仪器、通信、数据采集、过程控制和医疗仪器等多个领域。其高性能和低功耗的特点使其成为这些应用场景的理想选择。

技术解析：深入了解工作原理

系统架构

ADAQ7980/ADAQ7988采用系统级封装（SiP）设计，集成了四个常见的信号处理和调理模块，包括高精度、低功耗的16位SAR ADC、低功耗、高带宽、高输入阻抗的ADC驱动器、低功耗、稳定的参考缓冲器和高效的电源管理模块。这些模块协同工作，为数据采集提供了可靠的保障。

转换操作

该系统基于电荷再分配数模转换器（DAC）的逐次逼近ADC进行转换操作。在采集阶段，电容DAC的阵列通过内部开关连接到GND和模拟输入，采集模拟信号。当采集完成且CNV输入变高时，转换阶段开始，通过切换电容阵列的元素，使比较器恢复平衡，最终生成ADC输出代码和忙信号指示。

噪声与信号处理

在噪声处理方面，ADC驱动器具有低输入电压噪声和轨到轨输出级，有助于减少大输出电平下的失真。其输入电路采用单极低通滤波器，可限制来自ADC驱动器的噪声。在信号处理方面，ADC驱动器的带宽会根据增益设置而变化，必须保持足够的带宽以确保ADC输入正确稳定。

接口模式：灵活多样，适应不同需求

ADAQ7980/ADAQ7988提供了多种接口模式，包括3线CS模式、4线CS模式和链模式，每种模式又可选择是否带有忙指示。这些模式为工程师们提供了极大的灵活性，可根据不同的应用场景选择最合适的接口方式。

3线CS模式

在3线CS模式中，又分为无忙指示和有忙指示两种情况。无忙指示时，通过将SDI连接到VIO，上升沿的CNV启动转换并选择CS模式，转换完成后数据通过SCK时钟输出。有忙指示时，转换完成后SDO从高阻抗变为低阻抗，可作为中断信号触发数据读取。

4线CS模式

4线CS模式同样有无忙指示和有忙指示之分。在这种模式下，SDI和CNV可独立控制，适用于低抖动采样或同时采样的应用场景。

链模式

链模式可实现多个ADAQ7980/ADAQ7988设备的级联，通过SDI输入进行数据传输，类似于移位寄存器的操作。同样分为无忙指示和有忙指示两种情况，忙指示可用于触发数据读取。

应用电路：优化设计，提升性能

非单位增益配置

在非单位增益配置中，可根据不同的增益需求选择合适的电阻值。通过调整反馈电阻和增益电阻的比例，可实现不同的增益效果。同时，还需考虑放大器的偏移电压、输入电流等因素对输出误差的影响。

反相配置与电平转换

对于需要采集双极性输入信号的应用，可采用反相配置并进行电平转换。通过合理选择电阻比例，可将双极性信号适配到单极性的ADC输入范围。

与有源滤波器结合

ADAQ7980/ADAQ7988的低噪声和高增益带宽使其非常适合与有源滤波器结合使用。在设计有源滤波器时，需考虑放大器的有限带宽对滤波器性能的影响，选择合适的电阻和电容值以实现最佳的滤波效果。

布局与评估：确保系统稳定运行

布局要点

在PCB布局方面，应增加与ADAQ7980/ADAQ7988引脚连接的铜面积以改善散热，但需注意避免过度增加导致收益递减。同时，要将模拟和数字部分分开，并避免数字线路在设备下方布线，防止噪声耦合。此外，还需使用至少一个接地平面，并对电源进行去耦处理，以提供低阻抗路径，减少电源线上的干扰。

性能评估

通过评估板（EVAL - ADAQ7980SDZ）可对ADAQ7980/ADAQ7988的性能进行评估。评估板套装包括完全组装和测试的评估板、文档以及用于通过单独购买的EVAL - SDPCB1Z从PC控制板的软件。

总结

ADAQ7980/ADAQ7988以其卓越的特性、广泛的应用领域和灵活的接口模式，为电子工程师们提供了一个强大的数据采集解决方案。无论是在性能、功耗还是易用性方面，它都表现出色。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的配置和工作模式，同时注意布局和评估等方面的要点，以确保系统的稳定运行。你在使用类似的数据采集系统时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。