超低功耗16位IMSPS模數轉換器

　　ADS8329和ADS8330屬于同一個(gè)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(gè)基于逐次逼近架構(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(gè)內部時(shí)鐘用于對轉換計時(shí)，但是也可以對該轉換器進(jìn)行編程，以利用串行接口的外部時(shí)鐘。編程和數據傳送均通過(guò)一個(gè)高速串行接口來(lái)完成。

　　圖1 ADS8329/30結構圖

　　如果轉換正在使用內部時(shí)鐘，那么外部時(shí)鐘就應該被關(guān)閉。非同步時(shí)鐘信號通常會(huì )引起基板失真，從而得到兩種選項。如果ADC以?xún)炔繒r(shí)鐘運行，那么就應該在轉換之后讀取數據，并且在數據傳送完成以前，不應觸發(fā)新的轉換。如果該部件通過(guò)外部時(shí)鐘運行，那么就可以在下一轉換期間讀取數據。外部時(shí)鐘以?xún)杀兜霓D換速度運行，以確保數據傳送在運行轉換復寫(xiě)(overwrite)輸出數據以前完成。

　　通過(guò)串行接口編程可實(shí)現多種額外的功能。一種是雙通道產(chǎn)品的通道選擇。這樣，就可擁有一個(gè)自動(dòng)觸發(fā)器，其在前一個(gè)轉換完成以后自動(dòng)將轉換起始信號 (CONVST) 初始化為4個(gè)轉換時(shí)鐘周期。利用鏈模式，數個(gè)同步采樣ADC的數據可以通過(guò)一個(gè)串行接口讀取。您可以在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中查看到其他的特性。

　　該轉換器系列專(zhuān)門(mén)優(yōu)化用以實(shí)現低功耗，以便具有多種功耗降低特性。在慢內部信號保持上電而快速(300ns)恢復模塊被關(guān)閉的情況下，得以實(shí)施一個(gè)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^(guò)串行接口或觸發(fā)CONVST信號來(lái)喚醒ADC。在正常運行狀態(tài)下，CONVST信號將會(huì )立即凍結輸入電壓，并開(kāi)始轉換。在NAP模式下，ADC首先醒來(lái)，同時(shí)數據在6個(gè)時(shí)鐘周期以后自動(dòng)被凍結。

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

　　如果ADC長(cháng)期保持非使用狀態(tài)，那么深度睡眠(PD)功能應該被用于充分降低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(cháng)的喚醒時(shí)間，因此，深度睡眠運行模式應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

　　就節能而言，我們建議關(guān)閉ADC的外部時(shí)鐘。否則，電流消耗可能會(huì )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的范圍內可以選擇模擬電源電壓，而數字接口則可以始終在低至1.65V的電壓下工作。

　　ADS8329/30的設計不僅是為了實(shí)現低功耗，還為了實(shí)現高性能。一個(gè)內部動(dòng)態(tài)誤差允許對較小調整進(jìn)行校正，以及轉換期間的散熱效果，同時(shí)在轉換結束時(shí)對其進(jìn)行校正。該功能以及封裝內的微調功能使差分線(xiàn)性度保持在±0.5LSB的范圍內。緊密的差分線(xiàn)性度還有助于達到一個(gè)較好的積分線(xiàn)性。圖 4和圖 5 顯示了這種典型的線(xiàn)性度。