深入解析 LTC2435/LTC2435 - 1：20 位无延迟 ΔΣ ADC

在电子设计领域，高精度模拟 - 数字转换器（ADC）是实现精确数据采集的关键组件。今天，我们来详细探讨 Linear Technology 公司的 LTC2435/LTC2435 - 1 这两款 20 位无延迟 ΔΣ ADC，看看它们在性能、应用和设计方面有哪些独特之处。

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一、产品概述

LTC2435/LTC2435 - 1 是工作在 2.7V 至 5.5V 电压范围内的微功耗 20 位差分 ΔΣ ADC，内置振荡器，具有 3ppm 的积分非线性（INL）和 0.8ppm 的均方根（RMS）噪声。它们采用了 delta - sigma 技术，为多路复用应用提供单周期稳定时间。

（一）特性亮点

1. 高速版本：LTC2435 是 LTC2430 的 2 倍速版本，输出速率为 15Hz，具有 60Hz 陷波；LTC2435 - 1 输出速率为 13.75Hz，可同时实现 50Hz/60Hz 陷波。
2. 差分输入与参考：支持差分输入和差分参考，共模范围从 GND 到 VCC。
3. 高精度：3ppm INL，无丢失码，10ppm 增益误差，0.8ppm 噪声。
4. 单周期稳定：适用于多路复用应用，无需额外等待时间。
5. 内部振荡器：无需外部频率设置组件，简化设计。
6. 低功耗：工作电流 200µA，自动睡眠模式下仅 4µA。
7. 小封装：采用窄 SSOP - 16 封装（SO - 8 引脚布局）。

（二）应用领域

这些特性使得 LTC2435/LTC2435 - 1 广泛应用于直接传感器数字化、体重秤、直接温度测量、气体分析仪、应变计传感器、仪器仪表、数据采集、工业过程控制和 6 位数字电压表等领域。

二、技术参数分析

（一）绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保其安全可靠运行至关重要。LTC2435/LTC2435 - 1 的电源电压范围为 - 0.3V 至 7V，模拟输入引脚、参考输入引脚、数字输入和输出引脚的电压范围也有相应规定，同时对工作温度范围、存储温度范围和焊接温度等都有明确限制。

（二）电气特性

1. 分辨率：在 0.1V ≤ VREF ≤ VCC， - 0.5 • VREF ≤ VIN ≤ 0.5 • VREF 条件下，分辨率为 20 位，无丢失码。
2. 积分非线性：在不同的电源电压和参考电压条件下，INL 表现出色，最大为 20ppm of VREF。
3. 偏移误差：偏移误差在 2 - 10mV 之间，偏移误差漂移为 100nV/°C。
4. 增益误差：正、负增益误差均为 10 - 25ppm of VREF，增益误差漂移为 0.1ppm of VREF/°C。
5. 输出噪声：在特定条件下，输出噪声为 4µVRMS。

（三）转换器特性

1. 输入共模抑制：DC 条件下，输入共模抑制比高达 110 - 120dB；在 60Hz ±2% 和 50Hz ±2% 时，LTC2435 的输入共模抑制比可达 140dB；LTC2435 - 1 在 49Hz 至 61.2Hz 范围内输入共模抑制比为 120dB。
2. 输入正常模式抑制：在 60Hz ±2% 和 50Hz ±2% 时，LTC2435 的输入正常模式抑制比为 110 - 120dB；LTC2435 - 1 在不同条件下也有良好的抑制表现。
3. 参考共模抑制：DC 条件下，参考共模抑制比为 130 - 140dB。
4. 电源抑制：DC 电源抑制比为 100dB，在 60Hz ±2% 和 50Hz ±2% 时为 120dB。

（四）模拟输入与参考

IN+ 和 IN - 的绝对/共模电压范围为 GND - 0.3V 至 VCC + 0.3V，输入差分电压范围为 - VREF/2 至 VREF/2；REF+ 和 REF - 的绝对/共模电压范围也有明确规定，参考差分电压范围为 0.1V 至 VCC。同时，各引脚的采样电容均为 1.5pF，直流泄漏电流在 - 10 至 10nA 之间。

（五）数字输入与输出

数字输入和输出的高低电平电压、输入电流、输入电容等参数都有详细规定，以确保与不同的数字系统兼容。

（六）电源要求

电源电压范围为 2.7V 至 5.5V，转换模式下电源电流为 200 - 300µA，睡眠模式下为 2 - 10µA。

（七）时序特性

包括外部振荡器频率范围、高低周期、转换时间、内部和外部 SCK 频率、数据输出时间等参数，这些参数对于精确控制 ADC 的工作至关重要。

三、引脚功能与操作模式

（一）引脚功能

1. GND：多个接地引脚，内部连接以优化接地电流和 VCC 去耦，所有引脚必须接地。
2. VCC：正电源电压，需通过 10µF 钽电容和 0.1µF 陶瓷电容旁路到 GND。
3. REF+ 和 REF -：差分参考输入，REF+ 必须比 REF - 至少高 0.1V。
4. IN+ 和 IN -：差分模拟输入，输入范围有明确限制，超出范围会产生独特的过范围和欠范围输出代码。
5. CS：有源低电平数字输入，低电平使能 SDO 输出并唤醒 ADC，高电平使 ADC 进入睡眠模式。
6. SDO：三态数字输出，用于数据输出和转换状态指示。
7. SCK：双向数字时钟引脚，根据不同模式用作内部或外部串行接口时钟。
8. F0：频率控制引脚，用于控制 ADC 的陷波频率和转换时间。

（二）操作模式

LTC2435/LTC2435 - 1 的操作周期包括转换、睡眠和数据输出三个状态。通过 CS 和 SCK 引脚的时序控制，可以实现内部或外部 SCK 以及自由运行转换等多种灵活操作模式。

四、应用信息

（一）转换器操作

转换器在完成转换后进入睡眠状态以降低功耗，CS 拉低时进入数据输出状态。数据输出无延迟，与转换结果一一对应，便于多路复用模拟电压。

（二）转换时钟

内置高精度振荡器，无需外部频率设置组件，LTC2435 对 50Hz 或 60Hz ±2% 线频率的抑制至少为 110dB，LTC2435 - 1 对 50Hz ±2% 和 60Hz ±2% 同时抑制至少为 87dB。

（三）易用性

数据输出无延迟、无滤波器稳定延迟和冗余数据，方便进行多路复用。

（四）电源上电序列

当电源电压 VCC 低于约 2.2V 时，器件自动进入内部复位状态；高于该阈值时，产生约 1ms 的内部上电复位（POR）信号，之后开始正常转换周期。

（五）参考电压范围

可接受 0.1V 至 VCC 的差分参考电压，降低参考电压可改善 INL 性能和在高输出数据速率下的性能。

（六）输入电压范围

模拟输入为真正的差分输入，输入范围有明确限制，可通过串联电阻限制故障电流，但需注意电阻对精度和温度漂移的影响。

（七）输出数据格式

串行输出数据流为 24 位，前 3 位为状态信息，后 21 位为转换结果，通过不同的位组合指示输入范围和转换状态。

五、总结

LTC2435/LTC2435 - 1 以其高精度、低功耗、易于使用等优点，成为众多高精度数据采集应用的理想选择。在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择器件参数和操作模式，同时注意引脚连接、电源和时钟等方面的设计，以充分发挥其性能优势。你在使用类似 ADC 时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。