八通道12位并行ADC——AD7938-6的特性与应用解析

在电子工程师的设计工作中，模拟 - 数字转换器（ADC）是至关重要的元件。今天，我们就来深入探讨一款高性能的ADC——AD7938 - 6，它具备诸多出色特性，能满足多种应用场景的需求。

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一、AD7938 - 6概述

AD7938 - 6是一款12位、高速、低功耗的逐次逼近（SAR）型ADC。它可在2.7V至5.25V的单电源下工作，最高吞吐量可达625 kSPS。该芯片集成了低噪声、宽带宽的差分跟踪 - 保持放大器，能够处理高达50 MHz的输入频率。

二、产品特性亮点

（一）高吞吐量与低功耗

AD7938 - 6在实现高吞吐量的同时，功耗表现出色。在3V电源、625 kSPS的条件下，最大功耗仅3.6 mW；在5V电源、625 kSPS时，最大功耗为7.5 mW。这使得它在对功耗有严格要求的应用中具有很大优势，比如电池供电的设备。

（二）八通道模拟输入与通道序列器

它拥有八个模拟输入通道，并配备通道序列器，可对通道进行预编程选择，实现顺序转换。而且，该芯片支持单端、全差分或伪差分模拟输入，用户可根据实际需求灵活配置。

（三）精确的片上2.5V参考

片上集成了精确的2.5V参考，为模拟 - 数字转换提供了稳定的参考源。同时，该引脚也可外接参考源，以满足不同的应用需求。

（四）软件可选的输入模式

用户可以通过软件选择单端、伪差分或全差分模拟输入，增加了设计的灵活性。

（五）单电源与VDRIVE功能

具备VDRIVE功能，允许并行接口直接连接到3V或5V的处理器系统，而不受VDD的限制，方便与不同电压的处理器进行接口。

（六）无流水线延迟

无流水线延迟的特性使得数据能够及时准确地转换，适用于对实时性要求较高的应用场景。

（七）精确的采样控制

通过CONVST输入可精确控制采样时刻，并实现一次性转换控制，确保转换的准确性。

三、技术参数详解

（一）动态性能

在50 kHz输入频率下，其SINAD可达69 dB，SNR最小为67 dB（单端模式）和71 dB（差分模式），THD最大为 - 73 dB（差分模式）。这些参数表明该ADC在处理高频信号时具有良好的性能。

（二）直流精度

分辨率为12位，积分非线性（INL）最大为±1 LSB（差分模式），差分非线性（DNL）在不同模式下也有相应的指标保证，确保了转换的精度。

（三）模拟输入范围

单端输入范围为0至VREF或0至2×VREF，全差分输入范围也有相应的规定，用户可根据实际情况选择合适的输入范围。

（四）电源要求

VDD和VDRIVE的范围为2.7V至5.25V，不同工作模式下的功耗和电流也有所不同。例如，正常模式下静态电流为0.8 mA（典型值），工作电流最大为1.5 mA（VDD = 5V时）。

四、引脚配置与功能

AD7938 - 6采用32引脚的LFCSP或TQFP封装，各引脚具有不同的功能：

• 数据引脚（DB0 - DB11）：用于提供转换结果，并可对控制和影子寄存器进行编程。
• VDRIVE：逻辑电源输入，决定并行接口的工作电压。
• AGND和DGND：分别为模拟地和数字地，两者电压应尽量保持一致，差值不超过0.3V。
• VREFIN/VREFOUT：参考输入/输出引脚，可使用内部2.5V参考或外接参考源。
• VIN0 - VIN7：八个模拟输入通道，可根据控制寄存器的设置选择不同的输入模式。

五、内部寄存器与操作模式

（一）控制寄存器

控制寄存器是一个12位的只写寄存器，用于设置不同的工作条件，如电源模式、输出编码、参考选择、模拟输入通道选择等。通过设置PM1和PM0位，可选择正常模式、自动关机模式、自动待机模式或完全关机模式。

（二）影子寄存器

影子寄存器是一个8位的只写寄存器，用于编程要转换的模拟输入通道序列。通过设置SEQ和SHDW位，可实现不同的序列操作模式。

六、典型应用与设计要点

（一）典型连接

在典型连接中，AGND和DGND引脚连接在一起以抑制噪声，VREFIN/VREFOUT引脚需进行去耦处理。根据不同的参考源选择，可使用不同的电容进行去耦。

（二）模拟输入结构

模拟输入结构在差分/伪差分模式和单端模式下有所不同。在交流应用中，建议使用RC低通滤波器去除高频分量，同时为了保证ADC的交流性能，应尽量使用低阻抗源驱动模拟输入。

（三）电源管理

根据不同的应用需求，可选择合适的电源模式。例如，在对功耗要求较高的应用中，可选择自动关机或自动待机模式，以降低功耗。

（四）微处理器接口

AD7938 - 6可与多种微处理器和DSP进行接口，如ADSP - 21xx、ADSP - 21065L、TMS32020等。在接口过程中，需注意时钟速度、等待状态等问题，以确保数据的准确传输。

七、总结

AD7938 - 6是一款功能强大、性能出色的ADC，具有高吞吐量、低功耗、灵活的输入配置和精确的转换性能等优点。在实际设计中，电子工程师可根据具体的应用需求，合理选择输入模式、电源模式和参考源，以充分发挥该芯片的优势。同时，在PCB设计和布局时，要注意模拟和数字部分的分离、接地和去耦等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中，是否也遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。