超低功耗16位IMSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器

　　ADS8329和ADS8330屬于同一個器件系列，他們是500kSPS ADS8327和ADS8328的升級延伸。所有產(chǎn)品均為引腳兼容，并提供了一個基于逐次逼近架構(gòu)(SAR)的ADC。ADS8327和ADS8329均為單通道器件，而ADS8328和ADS8330為雙通道器件。一個內(nèi)部時鐘用于對轉(zhuǎn)換計時，但是也可以對該轉(zhuǎn)換器進行編程，以利用串行接口的外部時鐘。編程和數(shù)據(jù)傳送均通過一個高速串行接口來完成。

　　圖1 ADS8329/30結(jié)構(gòu)圖

　　如果轉(zhuǎn)換正在使用內(nèi)部時鐘，那么外部時鐘就應(yīng)該被關(guān)閉。非同步時鐘信號通常會引起基板失真，從而得到兩種選項。如果ADC以內(nèi)部時鐘運行，那么就應(yīng)該在轉(zhuǎn)換之后讀取數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)傳送完成以前，不應(yīng)觸發(fā)新的轉(zhuǎn)換。如果該部件通過外部時鐘運行，那么就可以在下一轉(zhuǎn)換期間讀取數(shù)據(jù)。外部時鐘以兩倍的轉(zhuǎn)換速度運行，以確保數(shù)據(jù)傳送在運行轉(zhuǎn)換復(fù)寫(overwrite)輸出數(shù)據(jù)以前完成。

　　通過串行接口編程可實現(xiàn)多種額外的功能。一種是雙通道產(chǎn)品的通道選擇。這樣，就可擁有一個自動觸發(fā)器，其在前一個轉(zhuǎn)換完成以后自動將轉(zhuǎn)換起始信號 (CONVST) 初始化為4個轉(zhuǎn)換時鐘周期。利用鏈模式，數(shù)個同步采樣ADC的數(shù)據(jù)可以通過一個串行接口讀取。您可以在產(chǎn)品說明書中查看到其他的特性。

　　該轉(zhuǎn)換器系列專門優(yōu)化用以實現(xiàn)低功耗，以便具有多種功耗降低特性。在慢內(nèi)部信號保持上電而快速(300ns)恢復(fù)模塊被關(guān)閉的情況下，得以實施一個NAP模式。我們可以將2.7V電源電壓的電流消耗從 5mA 降低至0.25mA，將5V電源電壓的電流消耗從7mA降低至0.3mA?？梢酝ㄟ^串行接口或觸發(fā)CONVST信號來喚醒ADC。在正常運行狀態(tài)下，CONVST信號將會立即凍結(jié)輸入電壓，并開始轉(zhuǎn)換。在NAP模式下，ADC首先醒來，同時數(shù)據(jù)在6個時鐘周期以后自動被凍結(jié)。

　　為了最小化開銷，可將轉(zhuǎn)換器置于一種AUTONAP模式。在該模式下，一旦轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換器就會自動地降低其電流消耗。因此，CONVST信號可以被用于喚醒ADC，并開始轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換完成以后，ADC將再次降低其功耗。

　　如果ADC長期保持非使用狀態(tài)，那么深度睡眠(PD)功能應(yīng)該被用于充分降低ADC功耗。剩余的漏電流通常為4nA。圖2和圖3顯示了NAP和PD運行中電流消耗與采樣速率的關(guān)系。由于存在更長的喚醒時間，因此，深度睡眠運行模式應(yīng)該只在低采樣速率條件下才使用。對于100kSPS以上的采樣速率而言，NAP功能更為有效。

　　圖2 在NAP模式下，電流消耗與采樣速率的關(guān)系

　　圖3 在PD模式下，電流消耗與采樣速率的關(guān)系

　　就節(jié)能而言，我們建議關(guān)閉ADC的外部時鐘。否則，電流消耗可能會保持在1mA以上。ADS8329/30不同于一些有競爭力的產(chǎn)品，因為其可以被用于較寬的電源電壓范圍。在2.7V到5V的范圍內(nèi)可以選擇模擬電源電壓，而數(shù)字接口則可以始終在低至1.65V的電壓下工作。

　　ADS8329/30的設(shè)計不僅是為了實現(xiàn)低功耗，還為了實現(xiàn)高性能。一個內(nèi)部動態(tài)誤差允許對較小調(diào)整進行校正，以及轉(zhuǎn)換期間的散熱效果，同時在轉(zhuǎn)換結(jié)束時對其進行校正。該功能以及封裝內(nèi)的微調(diào)功能使差分線性度保持在±0.5LSB的范圍內(nèi)。緊密的差分線性度還有助于達到一個較好的積分線性。圖 4和圖 5 顯示了這種典型的線性度。