18位2 MSPS低功耗ADC——AD7986的深度解析

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。今天我们要深入探讨的是ADI公司的AD7986，一款18位、2 MSPS的逐次逼近型ADC，它在低功耗和高性能方面表现出色，适用于多种应用场景。

文件下载：AD7986.pdf

一、AD7986的核心特性

1. 高分辨率与高精度

AD7986拥有18位分辨率且无失码，这意味着它能够提供非常精确的数字输出。其积分非线性（INL）典型值为±1 LSB，最大值为±2.5 LSB，能够准确地将模拟信号转换为数字信号。例如，在一些对精度要求极高的医疗仪器和数据采集系统中，这种高精度的特性就显得尤为重要。

2. 灵活的吞吐量

它具备两种吞吐量模式：在TURBO = high时，吞吐量可达2 MSPS；TURBO = low时，吞吐量为1.5 MSPS。这种灵活的设计可以根据实际应用需求来调整，在追求高速度的同时也能兼顾低功耗。

3. 低功耗设计

AD7986在功耗方面表现出色。在2 MSPS且使用外部参考时，功耗仅为15 mW；使用内部参考时，2 MSPS下功耗为26 mW。对于电池供电的设备来说，低功耗特性可以大大延长设备的续航时间。

4. 出色的信号噪声比（SNR）

在使用片上参考时，SNR可达95.5 dB；使用外部参考时，SNR更是能达到97.0 dB。高SNR意味着能够更好地还原输入信号，减少噪声干扰，提高系统的整体性能。

5. 丰富的接口兼容性

逻辑接口支持1.8 V/2.5 V/2.7 V，并且采用了专有的串行接口，与SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP兼容。还具备多ADC级联功能，通过忙指示信号可以方便地实现多个ADC的级联，满足复杂系统的需求。

二、AD7986的应用领域

1. 电池供电设备

由于其低功耗特性，AD7986非常适合用于电池供电的设备，如便携式医疗设备、手持数据采集终端等。在这些设备中，低功耗可以延长电池的使用时间，提高设备的便携性和实用性。

2. 数据采集系统

在工业自动化、环境监测等数据采集系统中，AD7986的高分辨率和高精度能够确保采集到的数据准确可靠。同时，其高速转换能力也能满足实时数据采集的需求。

3. 医疗仪器

医疗仪器对精度和可靠性要求极高，AD7986的高精度和低噪声特性使其成为医疗仪器的理想选择，如心电图仪、血糖仪等。

4. 地震数据采集系统

地震数据采集需要对微弱信号进行精确测量，AD7986的高SNR和高精度能够有效地捕捉地震信号，为地震监测和研究提供准确的数据。

三、AD7986的技术细节

1. 模拟输入

AD7986的模拟输入采用真差分输入，电压范围为±VREF，允许使用任意输入范围。其输入共模范围为VREF × 0.475到VREF × 0.525，输入阻抗可参考模拟输入部分的说明。

2. 参考电压

它支持内部参考和外部参考两种方式。内部参考输出电压典型值为4.096 V，温度漂移典型值为10 ppm/°C。外部参考电压范围为2.4 V到5.1 V。

3. 数字接口

数字接口支持多种逻辑电平，数据格式为18位二进制补码，转换结果在转换完成后立即可用。接口具备多种模式，如CS模式和链模式，每种模式又分为有无忙指示的情况，可根据实际需求选择合适的模式。

4. 时序规格

AD7986的时序规格对于正确使用至关重要。例如，转换时间在Turbo模式下为400 ns，正常模式下为500 ns；采集时间为100 ns等。这些时序参数需要在设计电路时严格遵守，以确保ADC的正常工作。

四、设计注意事项

1. 电源设计

电源的稳定性对AD7986的性能有很大影响。AVDD、DVDD和BVDD等电源需要进行良好的滤波和去耦处理，以减少电源噪声对ADC的干扰。

2. 布局设计

合理的布局可以减少信号干扰和噪声。例如，模拟信号和数字信号需要分开布线，参考电压引脚需要进行适当的去耦和屏蔽。

3. ESD保护

AD7986是静电放电（ESD）敏感设备，在使用和组装过程中需要采取适当的ESD保护措施，如使用防静电手环、防静电工作台等，以避免ESD对设备造成损坏。

五、总结

AD7986是一款功能强大、性能出色的18位ADC，它在高分辨率、低功耗、高精度等方面表现优异，适用于多种应用场景。在设计过程中，需要充分考虑其技术细节和设计注意事项，以确保系统的稳定运行。电子工程师们在选择ADC时，可以根据具体的应用需求来评估AD7986是否适合自己的项目。你在使用ADC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。