ADI AD7689BCPZRL7模数转换器ADC中文资料

一、型号与类型

型号：AD7689BCPZRL7

类型：AD7689BCPZRL7是一款由Analog Devices Inc.（ADI）生产的模数转换器（ADC），属于PulSAR®系列。这是一款高性能的8通道、16位电荷再分配逐次逼近寄存器（SAR）型ADC，专为多通道低功耗数据采集系统而设计。

　　厂商名称：ADI

　　元件分类：模数转换器ADC

　　中文描述： 模数转换器,16 bit,250 kSPS,差分,伪差分,S单端,Microwire,QSPI,SPI,单,2.3 V

　　英文描述： Analog To Digital Converters(ADCs)16 250K 8 SPI,DSP 2.3V~5.5V LFCSP-20_4x4x05P RoHS

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36683862-AD7689BCPZRL7.html

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　　AD7689BCPZRL7概述

　　AD7689是一款8通道、16位、电荷再分配逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC），可在单电源VDD下工作。该器件使用一个简单的串行端口接口（SPI）来写入配置寄存器和接收转换结果。SPI接口使用一个单独的电源VIO，它被设置为主机逻辑电平。功率耗散与吞吐量成正比。它被广泛用于多通道系统监测、电池供电的设备、医疗仪器等应用。ECG/EKG、移动通信。GPS，电力线监测，数据采集，地震数据采集系统，仪器仪表，过程控制等。

　　单极单端，差分（GND感应）

　　假双极性，内部温度传感器（TEMP）

　　通道排序器，可选择1极滤波器，繁忙指示器，无管道延迟，SAR结构

　　与SPI、MICROWIRE、QSPI和DSP兼容的串行接口

　　积分非线性最大为±1.5LSB，在(2.5V/200kSPS)时功率耗散为3.5mW

　　吞吐量为250kSPS，动态范围为93.8dB

　　20kHz时SINAD为91dB，20kHz时THD为-100dB

　　模拟输入范围为0V至VREF，VREF最高可达VDD

　　单电源工作范围为2.3V至5.5V，1.8V至5.5V逻辑接口

　　工作温度为-40°C至+85°C，封装样式为20引脚LFCSP

　　AD7689BCPZRL7中文参数

　　AD7689BCPZRL7引脚图

二、工作原理

模数转换器（ADC）是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的电子元件。AD7689BCPZRL7采用逐次逼近型（SAR）架构，这是一种高效且低功耗的转换方法。SAR ADC通过逐次比较输入信号与内部DAC（数模转换器）的输出，逐渐逼近输入信号的精确值，最终实现模拟到数字的转换。

基本步骤：

1. 采样：首先，采样器以固定的时间间隔对模拟信号进行采样，将连续的信号转换为离散的样本。

2. 量化：然后，量化器将采样后的信号映射为一组离散的数值，这些数值通常使用二进制表示。

3. 编码：最后，编码器将这些量化后的数值转换为数字信号输出。

三、特点

AD7689BCPZRL7具备以下显著特点：

1. 高分辨率：16位分辨率，确保高精度的模拟信号转换。

2. 无失码：真正的16位SAR ADC，无丢失代码，提供稳定可靠的转换结果。

3. 多通道：支持8通道输入，适用于需要同时采集多个模拟信号的场合。

4. 灵活的输入配置：支持单极性单端输入、差分输入（使用参考地）和伪双极性输入，满足不同应用需求。

5. 低功耗：功耗与吞吐量成正比，适合低功耗应用场景。

6. 内置组件丰富：包含内部低漂移基准电压源（可选2.5 V或4.096 V）、温度传感器、可选单极滤波器和时序控制器，提供完整的数据采集解决方案。

7. 接口简单：使用简单的SPI接口进行数据配置和结果接收，兼容SPI、MICROWIRE、QSPI和DSP接口，方便与各种微控制器连接。

8. 小型封装：采用20引脚LFCSP封装，体积小，便于PCB布局。

9. 宽工作温度范围：额定温度范围为-40°C至+125°C，适用于多种环境条件。

四、应用

AD7689BCPZRL7因其高性能和多功能性，广泛应用于以下领域：

1. 多通道系统监控：在工业自动化和过程控制系统中，需要实时监控多个传感器信号，AD7689BCPZRL7的多通道和高精度特性使其成为理想选择。

2. 电池供电设备：低功耗特性使得AD7689BCPZRL7非常适合用于便携式或电池供电的设备中，如可穿戴设备、无线传感器网络等。

3. 医疗仪器：在心电图（ECG/EKG）等医疗设备中，需要高精度的模拟信号转换来确保诊断的准确性，AD7689BCPZRL7能够满足这一要求。

4. 移动通信：在GPS接收机等移动通信设备中，AD7689BCPZRL7可用于接收和处理模拟信号，提高定位精度和信号稳定性。

5. 电力线路监控：在电力系统中，需要对电力线路的各种参数进行实时监测，AD7689BCPZRL7可用于采集电流、电压等模拟信号，确保电力系统的安全稳定运行。

6. 数据采集：在数据采集系统中，AD7689BCPZRL7可用于采集各种模拟信号，如温度、压力、流量等，为数据分析提供准确可靠的数字信号。

7. 地震数据采集系统：地震监测需要高精度的数据采集，AD7689BCPZRL7的高分辨率和多通道特性使其成为地震数据采集系统的理想组件。

8. 仪器仪表：在各种仪器仪表中，AD7689BCPZRL7可用于信号采集和处理，提高测量精度和稳定性。

五、参数

以下是AD7689BCPZRL7的主要技术参数：

• 分辨率：16位

• 通道数量：8通道

• 接口类型：SPI, DSP, MICROWIRE, QSPI

• 采样率：250 kSPS

• 动态范围：93.8 dB

• 信噪比（SNR）：93.5 dB

• 总谐波失真（THD）：-100 dB（20 kHz时）

• 无杂散动态范围（SFDR）：≥ 100 dB（典型值，在fIN = 1 kHz时）

• 输入范围：

• 单端输入：0 V至VREF

• 差分输入：±VREF/2（使用参考地）

• 伪双极性输入：-VREF至VREF（通过外部偏置）

• 基准电压源：内部可选2.5 V或4.096 V，具有低漂移特性

• 功耗：

• 典型值：在250 kSPS时，单通道为1.6 mW，所有通道为12.8 mW

• 休眠模式：微安级

• 供电电压：

• 模拟部分：2.3 V至5.5 V

• 数字部分：1.8 V至3.6 V

• 温度范围：-40°C至+125°C

• 封装：20引脚LFCSP（无铅）

• 尺寸：小型封装，便于PCB布局

六、高级特性

AD7689BCPZRL7不仅具备基本的ADC功能，还包含一些高级特性，进一步提升了其性能和灵活性：

1. 内部温度传感器：集成了一个高精度的温度传感器，可用于监测ADC自身的温度，从而进行温度补偿或系统监控。

2. 可编程增益放大器（PGA）选项（注意：此具体型号可能不包含PGA，但通常在PulSAR系列中有类似选项）：虽然AD7689BCPZRL7本身可能不直接提供PGA，但了解ADI的PulSAR系列时，PGA是提升信号调理灵活性的一个重要选项。PGA可以在ADC之前放大或衰减输入信号，以适应不同的信号幅度范围。

3. 同步采样：支持所有通道的同时采样，这对于需要保持通道间相位一致性的应用至关重要。

4. 灵活的时钟控制：提供了多种时钟源选项，包括内部时钟和外部时钟，以及时钟分频功能，以适应不同的系统时钟需求。

5. 数字滤波器：虽然AD7689BCPZRL7可能不直接集成数字滤波器，但ADI通常提供配套的数字滤波器软件或硬件解决方案，以改善信号质量，减少噪声和干扰。

6. 低功耗模式：除了正常的操作模式外，还提供了低功耗模式（如休眠模式），以在不需要进行转换时进一步降低功耗。

七、设计注意事项

在设计包含AD7689BCPZRL7的系统时，需要注意以下几点：

1. 电源去耦：确保为ADC提供干净、稳定的电源，使用适当的去耦电容来减少电源噪声。

2. 接地设计：合理的接地设计对于保证ADC的性能至关重要。应避免在模拟和数字地之间形成环路，以减少地电位差引起的干扰。

3. 信号调理：根据输入信号的特性选择合适的信号调理电路，如滤波、放大或衰减，以确保ADC的输入在其动态范围内。

4. 布局与布线：在PCB布局时，应尽量减少模拟和数字信号之间的耦合，避免数字信号对模拟信号的干扰。同时，应注意ADC引脚的布线长度和阻抗匹配，以最小化信号反射和衰减。

5. 时序控制：确保SPI接口的时序与ADC的要求相匹配，以避免通信错误或数据丢失。

6. 软件配置：根据应用需求合理配置ADC的寄存器，如设置采样率、输入范围、增益等参数。

八、总结

AD7689BCPZRL7作为一款高性能的8通道、16位SAR ADC，凭借其高分辨率、多通道、低功耗和灵活的配置选项，在多个领域具有广泛的应用前景。通过合理的系统设计和配置，可以充分发挥其性能优势，为数据采集和信号处理提供可靠的支持。无论是工业自动化、医疗设备还是便携式设备等领域，AD7689BCPZRL7都是一个值得考虑的选择。