摘要：ADS8412是一款2Msps采樣速率的16位逐次逼近（SAR）模數(shù)轉換器（ADC），主要面向高速、高精度應用，如醫(yī)學成像、便攜式醫(yī)療儀器、零等待數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)字通信等。文中介紹了ADS8412的性能特點、內部結構及引腳排列，給出了ADS8412和8位通用數(shù)據(jù)總線微控制器的接口原理圖。

    關鍵詞：高速 高精度 模數(shù)轉換器 ADS8412

1 概述

ADS8412是德州儀器公司推出的一款2Msps采樣速率的16位逐次逼近（SAR）模數(shù)轉換器（ADC）。采用P8/P16并行輸出，帶有內部時鐘和基準電壓源，無丟失碼，2MHz采樣頻率時的功耗為175mW，SNR為90dB。ADS8412是單極單端輸入范圍，有16位和8位可選擇接口，零等待時間，高速并行接口，8位/16位總線傳輸，48引腳TQFP封裝，所有輸入端ESD保護電壓達1000V，可用在DWDM、儀表、高速高分辨率零等待數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器接口、醫(yī)療儀器及通信領域。芯片封裝型式和引腳排列如圖1所示。

    ADS8412的主要工作特性如下：

·2MHz采樣頻率；

·高溫下16位無失真輸出特性；

·零等待時間；

·內置基準源，提供4.096V參考電壓

·片上基準源緩沖器；

·高速并行接口；

·在2MHz典型模式下功耗為175mW；

·寬動態(tài)范圍的數(shù)字電源；

·8/16位數(shù)據(jù)總線傳輸；

·48引腳TQFP封裝；

·輸入端ESD保護電壓達1000V。

2 內部結構及引腳功能

ADS8412的內部結構如圖2所示，芯片由逐次逼近轉換器（SAR）、比較器、CDAC等組成。表1給出了引腳名稱及功能描述。

表1 ADS8412引腳名稱及功能描述

3 設計原則

ADS8412是一款高速率的逐次逼近模數(shù)轉換器?；陔姾稍俜峙涞慕Y構使其擁有采樣/保持功能。轉換時鐘由芯片內部產生，360ms的轉換時間可保護2MHz的數(shù)據(jù)吞吐，模擬輸入信號由+IN和-I兩個引腳提供。

3．1 基準源

ADS8412可在3.9V～4.2V范圍的外部參考電壓下工作，還可通過內部基準源提供參考電壓。當使用內部參考電壓時，引腳2（REFOUT）必須和引腳1連接（REFIN）。引腳2（REFOUT）和引腳48（REFM）之間應接1個0.1μF去耦電容，引腳47（REFIN）和引腳48（REFM）之間接1個1μF的存儲電容器。轉換器的內部參考電壓是雙緩沖的，使用外部參考電壓時，二級緩沖在外部基準源和CDAC之間起隔離作用。在轉換過程中，該緩沖用來為CDAC所有的電容器充電。使用外部參考電壓時，引腳1（REFOUT）應懸空。

    3．2 模擬輸入

當轉換器進入保持模式時，+IN和-IN兩個引腳之間的差分輸入電壓被內部電容器組采集。+IN和-IN的輸入范圍均為-0.2V到（Vref+0.2V）之間。輸入信號電壓的幅值（相當于+IN-（-IN））應被限定在-Vref到Vref之間。為使噪聲最小化，應使用帶低通濾波器的低帶寬輸入信號。

3．3 數(shù)字接口

（1）時序和控制

ADS8412采用內部振蕩器產生時鐘信號，用以控制轉換器的轉換速率和吞吐量，不需要外部時鐘。在CS為低電平的前提下，CONVST引腳應至少保護低電平狀態(tài)20ms方可啟動數(shù)據(jù)轉換。在CONVST波形的下降沿，ADS8412從采樣模式切換到保護模式。信號具有一個干凈穩(wěn)定的下降沿對于轉換器的性能就顯得十分重要。當CONVST引腳變?yōu)榈碗娖胶螅珺USY引腳的輸出就變?yōu)楦唠娖?。轉換過程中BUSY始終保持在高電平狀態(tài)，轉換完成后，BUSY變?yōu)榈碗娖健?/P>

（2）讀出數(shù)據(jù)

ADS8412以二進制補碼格式輸出所有的并行數(shù)據(jù)。當CS和RD都為低電平時，并行輸出總線被激活。BYTE引腳主要用來設置對多字的讀操作。

4 應用舉例

圖3給出了ADS8412與典型微控制器的連接電路，微控制器具有8位數(shù)據(jù)總線，ADS8412的BUSY信號下降沿作為微控制器扣斷觸發(fā)邏輯。

5 結束語

ADS8412接口簡單，使用方便采樣靈活，采樣精度高，同時又有很高的數(shù)據(jù)轉換速度。在大多數(shù)需要高速數(shù)據(jù)采集和高精度測量的應用場合中，該芯片具有很強的實用性。