Texas Instruments ADS981x 8通道數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 系統(tǒng)基于雙通道、同步采樣、18位逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。ADS981x的每個通道都有一個完整的模擬前端，并帶有輸入鉗位保護(hù)電路。它還配有可編程增益放大器 (PGA)、1MΩ 輸入阻抗和用戶可選的帶寬選項。高輸入阻抗允許與變壓器和傳感器直接連接，從而無需外部驅(qū)動電路。ADS981x可接受最高達(dá) ±12V共模電壓的單極或雙極輸入。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments ADS981x 8通道數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)手冊.pdf

該器件還具有用于ADC的4.096V參考電壓和用于外部電路的2.5V參考電壓輸出。通過支持1.2V至1.8V操作的數(shù)字接口，Texas Instruments ADS981x無需外部電壓電平轉(zhuǎn)換器即可使用。

特性

• 8通道18位ADC，帶模擬前端
  • 雙路同步采樣：4 × 1通道
  • 恒定1MΩ輸入阻抗前端
• 可編程模擬輸入范圍
  • ±12 V、±10 V、±7 V、±5 V、±3.5 V和±2.5 V
  • 單端和差分輸入
  • ±12 V 共模電壓范圍
  • 輸入過壓保護(hù)：高達(dá)±18V
• 用戶可選的模擬輸入帶寬
  • 21 kHz 和 400 kHz
• 集成低漂移精密基準(zhǔn)
  • ADC基準(zhǔn)：4.096V
  • 外部電路參考輸出：2.5V
• 在全吞吐量運(yùn)行下具有卓越的AC和DC性能
  • DNL：±0.3LSB，INL：±1.5LSB
  • SNR： 92.2dB，THD：–112dB
• 電源
  • 模擬和數(shù)字：5V和1.8V
  • 數(shù)字接口：1.2V至1.8V
• 溫度范圍：-40°C至+125 °C

功能框圖

Texas Instruments ADS981x系列8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

Texas Instruments推出的?ADS9815/ADS9817?是集成模擬前端(AFE)的18位高精度數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)，具有以下核心特性：

• ?8通道同步采樣?：雙ADC架構(gòu)實現(xiàn)4×2通道同步采樣
• ?超高精度?：18位分辨率，DNL±0.5LSB，INL±0.8LSB
• ?靈活輸入范圍?：支持±2.5V至±12V共6種可編程輸入范圍
• ?雙帶寬模式?：21kHz低噪聲模式或400kHz寬帶寬模式可選
• ?集成精密基準(zhǔn)?：4.096V ADC基準(zhǔn)+2.5V外部參考輸出

二、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

1. 模擬前端架構(gòu)

采用?1MΩ恒定輸入阻抗?設(shè)計，集成：

• 輸入鉗位保護(hù)電路（耐受±18V過壓）
• 可編程增益放大器(PGA)
• 用戶可選低通濾波器
• 寬共模電壓抑制電路(±12V CM范圍)

2. 雙ADC同步采樣

• 雙18位SAR ADC架構(gòu)
• 通道分組：
  • ADC A：通道1-4
  • ADC B：通道5-8
• 同步采樣抖動僅36fs

3. 智能電源管理

• 多電源域設(shè)計：
  • 5V模擬供電(AVDD_5V)
  • 1.8V核心供電(VDD_1V8)
  • 1.2-1.8V接口供電(IOVDD)
• 功耗優(yōu)化：
  • ADS9817(2MSPS)：232mW
  • ADS9815(1MSPS)：165mW

三、寄存器配置指南

關(guān)鍵寄存器組

1. ? 通道配置寄存器(R0xC2/R0xC3) ?：
   • RANGE_CHx[3:0]：設(shè)置各通道輸入范圍
     • 0000b: ±5V
     • 0101b: ±12V
2. ? 帶寬控制寄存器(R0xC0) ?：
   • ANA_BW[7:0]：通道帶寬選擇
     • 0: 21kHz低噪聲
     • 1: 400kHz寬帶寬
3. ? 數(shù)據(jù)接口寄存器(R0xC1) ?：
   • DATA_LANES：0=4通道,1=2通道
   • DATA_RATE：0=DDR,1=SDR

典型配置流程

1. 上電后執(zhí)行初始化序列(見表6-10)
2. 設(shè)置通道1-4為±10V范圍：
   • R0xC2 = 0x4000
3. 配置通道5-8為±5V寬帶寬：
   • R0xC3 = 0x0000
   • R0xC0 |= 0x00F0
4. 啟用4-lane DDR接口：
   • R0xC1 = 0x0000

四、PCB設(shè)計要點

1. 電源處理

• 每電源引腳就近布置：
  • 0.1μF陶瓷電容(0402)
  • 1μF+10μF鉭電容
• 電源隔離：
  • 模擬與數(shù)字電源間加10Ω磁珠

2. 信號布線

• 差分對長度匹配：±50μm
• 模擬輸入走線：
  • 優(yōu)先使用Rogers 4350B板材
  • 最大長度<5mm(防止高頻衰減)
• 熱焊盤設(shè)計：
  • 7×7mm 2oz銅面積
  • 最小9個0.3mm過孔

五、性能實測數(shù)據(jù)

動態(tài)性能(2kHz輸入)

溫度穩(wěn)定性

• 增益誤差漂移：3ppm/°C(max)
• 基準(zhǔn)溫漂：25ppm/°C(max)

六、選型建議