ADI公司16位PulSAR型模数转换器AD7988应用指南
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发表于 8/26/2012 10:03:00 PM
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概述
AD7988-1/AD7988-5是16位、逐次逼近型模数转换器(ADC)，采用单电源VDD供电。AD7988-1提供100 kSPS吞吐量，AD7988-5提供500 kSPS吞吐量。两者均为采用多功能串行接口端口的低功耗、16位采样ADC。在CNV上升沿，器件对IN+与IN-之间的模拟输入电压差进行采样，范围从0 V至VREF。基准电压(REF)由外部提供，并且可以独立于电源电压(VDD)。SPI兼容串行接口还能够利用SDI输入，通过一组三线式总线将几个ADC以菊花链形式连结起来。它采用独立电源VIO，兼容1.8 V、2.5 V、3 V和5 V逻辑。AD7988-1/AD7988-5采用10引脚MSOP封装或10引脚LFCSP(QFN)封装，工作温度范围为-40℃至+125°C。
典型应用如图1所示：
图1
引脚配置
AD7988的引脚配置如图2所示：
图2
描述如下：
1.REF 基准输入电压。VREF范围为2.4 V至5.1 V。此引脚参考GND引脚，应通过10 F电容把REF引脚去耦至与其靠近的GND引脚。
2.VDD 电源。
3.IN+ 模拟输入引脚。相对于IN−。电压范围(例如，IN+与IN−的差值)为0 V至VREF。
4.IN- 模拟输入地检测。连接到模拟接地层或远端检测地。
5.GND 电源地。
6. CNV 转换输入。此输入具有多个功能。在上升沿可启动转换并选择器件的接口模式：链模式或CS模式。CS模式下，CNV为低电平时SDO引脚使能。链模式下，数据应在CNV为高电平时读取。
7.SDO 串行数据输出。转换结果通过此引脚输出。它与SCK同步。
8.SCK 串行数据时钟输入。器件被选择时，转换结果通过此时钟移出。
9.SDI 串行数据输入。此输入提供多个功能。如下选择ADC接口模式：如果此引脚在CNV上升沿期间为低电平，则选择链模式。此模式下，SDI用作数据输入，以将两个或更多ADC的转换结果以菊花链方式传输到单一SDO线路上。SDI上的数字数据电平通过SDO输出，延迟16个SCK周期。如果SDI在CNV上升沿期间为高电平，则选择CS模式。此模式下，SDI或CNV在低电平时均可使能串行输出信号。
10.VIO 输入/输出接口数字电源。一般与主机接口电源相同(1.8 V、2.5 V、3 V或5 V)。
裸露焊盘。裸露焊盘可连接到GND。
传递函数
AD7988-x的理想传递特性如图3所示。
图3
典型应用电路
大多数系统中，需要在性能与低功耗之间进行权衡。下面的电路设计的重点是考察部分权衡因素，同时在16位、100 kSPS数据采集系统中实现低功耗（8 mW，典型值）和高性能。
电路使用 AD7988-1低功耗(350 μA) PulSAR®模数转换器(ADC)，该器件直接从 AD4841-1高性能、低电压、低功耗运算放大器驱动。选择该放大器是因为它具有极佳的动态性能，可采用单电源电压供电且提供轨到轨输出。此外，输入共模电压范围包括负供电轨。
ADC需要2.4 V至5.1 V间的外部基准电压。本应用中，选择的基准电压是ADR4525精密2.5 V基准电压源。
PCB设计指南
AD7988-x的印刷电路板(PCB)应采用模拟部分与数字部分分离设计，并限制在电路板的一定区域内。AD7988-x的所有模拟信号位于左侧，所有数字信号位于右侧，这种引脚排列可以简化这种设计要求。
避免在器件下方布设数字线路，否则会将噪声耦合至芯片管芯，除非在AD7988-x下方铺一个接地层用作屏蔽。诸如CNV或时钟之类的快速开关信号不应靠近模拟信号路径。避免数字信号与模拟信号交叠。
建议至少使用一个接地层。数字和模拟部分可以共用或分割使用接地层。后一情况中，接地层应在AD7988-x器件下方连接。
AD7988-x基准电压输入REF具有动态输入阻抗。使用最小寄生电感去耦REF的方法是将基准电压源的去耦陶瓷电容靠近(理想情况是正对)REF和GND引脚放置，并用较宽的低阻抗走线进行连接。
最后，AD7988-x的电源VDD和VIO应通过陶瓷电容去耦，其值通常为100 nF，靠近AD7988-x放置，并用短而宽的走线连接，以提供低阻抗路径并减小电源线路上的毛刺噪声影响。
