18位ADC芯片AD7989-1/AD7989-5：高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解決方案

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接現(xiàn)實(shí)世界模擬信號(hào)與數(shù)字系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。今天，我們來深入探討一款高性能的18位ADC芯片——AD7989 - 1/AD7989 - 5，看看它在性能、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)等方面有哪些值得關(guān)注的地方。

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一、產(chǎn)品概述

AD7989 - 1/AD7989 - 5是由Analog Devices公司推出的18位逐次逼近型ADC，采用單電源VDD供電。AD7989 - 1的轉(zhuǎn)換速率為100 kSPS，AD7989 - 5則可達(dá)500 kSPS，并且在轉(zhuǎn)換之間能夠自動(dòng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。這兩款芯片集成了低功耗、高速的18位采樣ADC和靈活的串行接口端口，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。

二、關(guān)鍵特性

1. 高性能指標(biāo)

• 分辨率與精度：具備18位分辨率，無丟失碼，積分非線性誤差（INL）典型值為±1 LSB，最大值為±2 LSB，能夠提供高精度的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
• 動(dòng)態(tài)范圍與信噪比：在(V{REF}=5V)時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)99 dB，在(f{IN}=1kHz)、(V_{REF}=5V)的條件下，信噪比（SNR）為98 dB，總諧波失真（THD）為 - 119 dB，信號(hào) - 噪聲 - 失真比（SINAD）為97 dB，能夠有效抑制噪聲和失真，保證信號(hào)的質(zhì)量。

  2. 低功耗設(shè)計(jì)

• 單電源2.5V供電，支持1.8V、2.5V、3V和5V的邏輯接口。AD7989 - 1在100 kSPS時(shí)總功耗為700 μW，AD7989 - 5在500 kSPS時(shí)總功耗為3.5 mW，在10 kSPS時(shí)功耗僅為70 μW，非常適合電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景。

  3. 靈活的接口

• 支持SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP兼容的串行接口，可通過SDI/CS輸入實(shí)現(xiàn)多個(gè)ADC的菊花鏈連接，方便構(gòu)建多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

  4. 寬溫度范圍

• 工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件。

三、工作原理

AD7989 - 1/AD7989 - 5基于電荷再分配數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的逐次逼近架構(gòu)。在采集階段，電容陣列作為采樣電容，采集IN + 和IN - 輸入的模擬信號(hào)。當(dāng)CNV輸入上升沿到來時(shí)，轉(zhuǎn)換階段開始，通過控制電容陣列的開關(guān)，使比較器輸入電壓以二進(jìn)制加權(quán)電壓步長(zhǎng)變化，最終使比較器達(dá)到平衡狀態(tài)，生成ADC輸出代碼。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備

高精度和高采樣率的特性使其能夠滿足自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備對(duì)信號(hào)采集的要求，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

可用于構(gòu)建多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)模擬信號(hào)的同步采集和轉(zhuǎn)換。

3. 醫(yī)療儀器

在醫(yī)療設(shè)備中，對(duì)信號(hào)的精度和可靠性要求較高，AD7989 - 1/AD7989 - 5能夠提供高質(zhì)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換，為醫(yī)療診斷提供支持。

4. 機(jī)器自動(dòng)化

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可用于傳感器信號(hào)的采集和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 模擬輸入

• 輸入結(jié)構(gòu)采用差分輸入，能夠有效抑制共模信號(hào)。在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意輸入信號(hào)的范圍，確保不超過參考電壓（REF）0.3V，同時(shí)要考慮輸入源阻抗對(duì)AC性能的影響，特別是THD。
• 推薦使用低噪聲、低失真的驅(qū)動(dòng)放大器，如ADA4805 - 1、ADA4807 - 1等，以保證ADC的性能。

  2. 電壓參考輸入

  REF引腳具有動(dòng)態(tài)輸入阻抗，需要由低阻抗源驅(qū)動(dòng)，并在REF和GND引腳之間進(jìn)行有效的去耦。根據(jù)參考源的不同，選擇合適的去耦電容，如使用AD8031等參考緩沖器時(shí)，可選用10 μF（X5R，0805尺寸）的陶瓷芯片電容。

  3. 電源供應(yīng)

  使用兩個(gè)電源引腳VDD和VIO，VIO可直接與1.8V至5.5V的邏輯電平接口。為減少電源數(shù)量，可將VIO和VDD連接在一起。當(dāng)VIO≥VDD時(shí)，對(duì)電源順序不敏感；當(dāng)VIO < VDD時(shí)，需先施加VIO。

  4. 數(shù)字接口

  提供多種接口模式，包括3線和4線的CS模式以及菊花鏈模式。在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的接口模式，并注意接口的時(shí)序要求。

六、性能評(píng)估

為了評(píng)估AD7989 - 1/AD7989 - 5的性能，可以使用EVAL - AD7989 - 5SDZ評(píng)估板。該評(píng)估板包括一個(gè)完全組裝和測(cè)試的評(píng)估板、用戶指南以及通過EVAL - SDPCB1Z從PC控制評(píng)估板的軟件，方便工程師進(jìn)行性能測(cè)試和驗(yàn)證。

七、封裝與訂購(gòu)信息

AD7989 - 1/AD7989 - 5提供10引腳的MSOP和3mm×3mm的10引腳LFCSP封裝，具有不同的溫度范圍和包裝選項(xiàng)可供選擇。在訂購(gòu)時(shí)，可根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和包裝。

總之，AD7989 - 1/AD7989 - 5以其高性能、低功耗和靈活的接口等特點(diǎn)，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，只要充分考慮其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，合理選擇外圍電路，就能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，滿足各種應(yīng)用需求。你在使用這款芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。