16 8 ADAS3022 产品特性

16 8 ADAS3022 产品特性
16位、1 MSPS、
8通道数据采集系统
ADAS3022
产品特性
近型寄存器(SAR)架构的16位电荷再分配模数转换器(ADC)。
使用±15 V电源时,ADAS3022可解析最高为±24.576 V的八
路单端输入或四路全差分输入。此外,该器件可以接受常
用的双极性差分、双极性单端、伪双极性或伪单极性输入
信号,如表1所示,因此几乎可以使用任何直接传感器接口。
易于使用:16位、1 MSPS的完整数据采集系统
高阻抗、8通道输入:>500 MÙ
差分输入电压范围:±24.576 V(最大值)
高输入共模抑制:>100 dB
用户可编程输入范围
ADAS3022通过消除信号缓冲、电平转换、放大/衰减、共
模抑制、建立时间简化了设计挑战,也避免了其他模拟信
号调理挑战,同时实现更小的尺寸、更短的上市时间和更
低的成本。
具有单独通道增益的通道序列器
片内4.096 V基准电压源和缓冲器
辅助输入:与PulSAR ADC输入直接接口
无延迟或流水线延迟(SAR架构)
串行4线式1.8至5 V SPI/SPORT兼容接口
表1. 典型输入范围选择
LFCSP封装(6 mm × 6 mm)
信号
温度范围:−40°C至+85°C工业温度
差分
±1 V
±2.5 V
±5 V
±10 V
单端1
0 V至1 V
0 V至2.5 V
0 V至5 V
0 V至10 V
应用
多通道数据采集和系统监控
过程控制
电力线路监控
自动测试设备
仪器仪表
概述
1
ADAS3022是一款完整的16位、1 MSPS、逐次逼近型模数数
据采集系统,采用ADI公司专有的iCMOS®高压工业过程技
术制造。该器件集成8通道、低泄漏多路复用器;具有高
共模抑制的高阻抗可编程增益仪器仪表放大器(PGIA)级;
精密、低漂移4.096 V基准电压源和缓冲器;以及采用逐次逼
输入范围,VIN (V)
±1.28 V
±2.56 V
±5.12 V
±10.24 V
±1.28 V
±2.56 V
±5.12 V
±10.24 V
详细信息请参见“模拟输入”部分中的图59和图60。
功能框图
VDDH
DIFF
PAIR
IN0/IN1
DIFF TO
COM
AVDD
DVDD
VIO
RESET
ADAS3022
PD
CNV
LOGIC/
INTERFACE
IN0
BUSY
IN1
IN2/IN3
CS
IN2
IN3
IN4/IN5
IN4
PulSAR
ADC
PGIA
MUX
DIN
IN5
IN6/IN7
SDO
IN6
IN7
COM
SCK
TEMP
SENSOR
REFIN
BUF
AUX+
AUX–
VSSH
AGND
DGND
REFx
10516-001
REF
图1.
Rev. C
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ADAS3022的重要链接*
最后更新时间:02/10/2014 01:30 pm
文档
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ADI公司的数据采集IC简化工业和仪器设备设计
• 针对低频率、精密、低偏置电流应用,推荐使用
AD8476、AD8605或AD8615。
• 针对精密、低功耗、低失真应用,推荐使用ADA4841-1、
设计工具、模型、驱动以及软件
ADAS3022 FPGA参考设计
ADAS3022/ADAS3023 IBIS模型
设计支持
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线性以及数据转换器
嵌入式处理和DSP
致电客户支持的免费电话:
美国:
欧洲:
中国:
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俄罗斯:
质量和可靠性
无铅数据
封装信息
1-800-262-5643
00800-266-822-82
4006-100-006
1800-419-0108
8-800-555-45-90
ADA4940-1或ADA4941-1。
• 针对高频、低噪声、低失真应用,推荐使用ADA4899、
ADA4897-1或AD8021。
• 关于其它驱动放大器选择,我们建议
• 选择产品目录并使用我们的参数搜索表格进行筛选。
推荐ADAS3022使用的外部基准电压源
• 如 需 低 漂 移 、 低 噪 声 和 高 精 度 , 推 荐 使 用 ADR434、
ADR444或ADR4540 (4.096V)基准电压源。
• 如需驱动基准电压输入,推荐使用AD8031或AD8605缓
冲放大器。
• 关于其它基准电压源选择,建议使用我们的参数搜索表
格进行筛选。
推荐ADAS3022使用的数字隔离器
• 针对SPI接口、最低功耗、2.5 kVrms隔离,推荐使用
ADuM1401。
• 针对SPI接口、增强的系统级ESD性能、2.5 kVrms隔离,
推荐使用ADuM3401。
• 针对SPI接口、低功耗、5.0 kVrms隔离,推荐使用ADuM4401。
• 针对SPI接口、最小封装、低压I/O(1.8 V至5.5 V),推荐
使用ADuM3481。
样片和购买
ADAS3022
查看价格和封装,评估板以及样片
查看库存及购买
• 关于其它数字隔离器选择,建议使用我们的参数搜索表
格进行筛选。
推荐使用的低压差稳压器和开关
• 针对AVDD、DVDD和VIO,推荐使用ADP3334、ADP1715、
ADP7102或ADP7104。
• 针对VDDH和VSSH,推荐使用ADP1613或ADP1614。
• 关于其它稳压器和开关选择,我们建议选择产品目录并
使用我们的参数搜索表格进行筛选。
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ADAS3022
目录
特性.................................................................................................. 1
应用.................................................................................................. 1
概述.................................................................................................. 1
功能框图 ......................................................................................... 1
修订历史 ......................................................................................... 2
技术规格 ......................................................................................... 3
时序规格.................................................................................... 7
绝对最大额定值............................................................................ 9
ESD警告..................................................................................... 9
引脚配置和功能描述 ................................................................. 10
典型性能参数 .............................................................................. 12
术语................................................................................................ 20
工作原理 ....................................................................................... 22
概述 .......................................................................................... 22
ADAS3022工作原理 .............................................................. 22
传递函数.................................................................................. 23
典型应用连接图..................................................................... 24
模拟输入.................................................................................. 25
基准电压输出/输入............................................................... 28
电源 .......................................................................................... 29
转换模式.................................................................................. 30
数字接口 ....................................................................................... 31
转换控制.................................................................................. 31
复位和关断(PD)输入............................................................ 31
串行数据接口 ......................................................................... 32
一般考虑因素 ......................................................................... 33
通用时序.................................................................................. 34
配置寄存器 ............................................................................. 36
按需转换模式 ......................................................................... 37
通道序列器详情..................................................................... 37
外形尺寸 ....................................................................................... 40
订购指南.................................................................................. 40
修订历史
2014年2月—修订版B至修订版C
更改图49 ....................................................................................... 19
更改图54 ....................................................................................... 24
更改表7 ......................................................................................... 25
更改“省电模式”部分.................................................................. 30
增加“按需转换模式”部分和表12;
重新排序 ....................................................................................... 37
更改表13 ....................................................................................... 37
更改图75中的JEDEC注释 ......................................................... 40
2013年4月—修订版A至修订版B
更改表1 ........................................................................................... 1
表2中增加500 MΩ最小输入阻抗 .............................................. 3
2013年1月—修订版0至修订版A
删除表2的尾注3并在增益误差测试条件/
注释中增加TA = 25°C................................................................... 3
更改REF1和REF2描述 ............................................................... 11
增加图25至图28;重新排序编号 ........................................... 15
更改图29 ....................................................................................... 15
增加图30 ....................................................................................... 16
更改图33、图34和图35 ............................................................. 16
更改图36和图37 .......................................................................... 17
更改图50 ....................................................................................... 19
更改图54 ....................................................................................... 24
更改图56 ....................................................................................... 25
更改图57、图58、图59和图60 ................................................ 26
更改“基准电压输出/输入”部分、图62和图63 ..................... 28
更改“内核电源”部分.................................................................. 29
2012年11月—修订版0:初始版
Rev. C | Page 2 of 40
ADAS3022
技术规格
VDDH = 15 V ± 5%,VSSH = −15 V ± 5%,AVDD = DVDD = 5 V ± 5%,VIO = 1.8 V至AVDD(内部基准电压源),VREF = 4.096 V,
fS = 1 MSPS。除非另有说明,所有规格均相对于TMIN至TMAX而言。
表2.
参数
分辨率
模拟输入—IN[7:0],COM
工作输入电压范围
差分输入电压范围,VIN
输入阻抗
通道关断泄漏
通道导通泄漏
共模电压范围2
模拟输入—AUX+,AUX−
差分输入电压范围
吞吐速率
转换速率
瞬态响应:
直流精度
无失码
积分线性误差
差分线性误差
跃迁噪声
增益误差
增益误差温漂
失调误差
最大值
单位1
位
−VSSH + 2.5
VDDH − 2.5
V
−6VREF
−5VREF
−2.5VREF
−1.25VREF
−0.625VREF
−0.3125VREF
−0.1563VREF
500
+6VREF
+5VREF
+2.5VREF
+1.25VREF
+0.625VREF
+0.3125VREF
+0.1563VREF
V
V
V
V
V
V
V
MΩ
nA
nA
−5.12
−7.68
−8.96
−9.60
−9.92
+5.12
+7.68
+8.96
+9.60
+9.92
V
V
V
V
V
−VREF
+VREF
V
0
0
0
0
1000
500
250
125
520
kSPS
kSPS
kSPS
kSPS
ns
+2
+3
+5
+1.0
+1.25
+1.25
位
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
+9
0.1
LSB
LSB
LSB
LSB
ppm/°C
+3.0
+4.0
+7.5
+12.5
LSB
LSB
LSB
LSB
测试条件/注释
最小值
16
VIN
VIN+至VIN−
PGIA增益 = 0.16,VIN = 49.15 V p-p
PGIA增益 = 0.2,VIN = 40.96 V p-p
PGIA增益 = 0.4,VIN = 20.48 V p-p
PGIA增益 = 0.8,VIN = 10.24 V p-p
PGIA增益 = 1.6,VIN = 5.12 V p-p
PGIA增益 = 3.2,VIN = 2.56 V p-p
PGIA增益 = 6.4,VIN = 1.28 V p-p
ZIN
典型值
±0.6
±0.02
VIN+,VIN-;满量程差分输入
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
一个通道/一对通道
两个通道/两对通道
四个通道/四对通道
八个通道
满量程阶跃
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8,1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8,1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
外部基准电压源
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8,1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
外部基准电压源,所有PGIA增益,TA = 25°C
外部基准电压源,所有PGIA增益
外部基准电压源,TA = 25°C
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
Rev. C | Page 3 of 40
16
−2
−3
−5
−0.9
−0.9
−0.9
±0.6
±1.0
±1.5
±0.6
±0.75
±0.75
5
7
11
−9
−3.0
−4.0
−7.5
−12.5
+0.2
+0.2
+0.2
+0.2
ADAS3022
参数
失调误差温漂
总不可调整误差
交流精度3
信噪比(SNR)
信纳比(SINAD)
动态范围
总谐波失真
无杂散动态范围
通道间串扰
共模抑制比(CMRR)
−3 dB输入带宽
辅助ADC输入通道
直流精度
积分非线性误差
差分非线性误差
增益误差
失调误差
测试条件/注释
外部基准电压源
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
外部基准电压源,TA = 25°C
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2
PGIA增益 = 6.4
fIN = 10 kHz
PGIA增益 = 0.16
PGIA增益 = 0.2
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
fIN = 10 kHz
PGIA增益 = 0.16
PGIA增益 = 0.2
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
fIN = 10 kHz,−60 dB输入
PGIA增益 = 0.16
PGIA增益 = 0.2
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
fIN = 10 kHz,所有PGIA增益
fIN = 10 kHz,所有PGIA增益
fIN = 10 kHz,所有通道无效
fIN = 2 kHz
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
−40 dBFS
最小值
典型值
最大值
单位1
0.1
0.2
0.4
0.8
0.5
1.0
2.0
4.0
ppm/°C
ppm/°C
ppm/°C
ppm/°C
+9
+15
LSB
LSB
−9
−15
90.0
90.0
89.5
89.0
88.0
86.0
83.0
91.5
91.5
91.5
91.0
89.7
86.8
84.5
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
88.0
88.0
88.5
88.5
87.5
85.5
82.5
90.0
90.0
91.0
90.5
89.5
86.5
84.0
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
91.0
91.0
90.5
90.0
89.0
86.0
83.5
92.0
92.0
91.5
91.0
90.0
87.0
85.0
−100
101
−120
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
90.0
90.0
90.0
90.0
110.0
105.0
98.0
98.0
8
dB
dB
dB
dB
MHz
−1.5
−0.8
−2.5
−5
±0.5
±0.6
±0.2
±0.2
外部基准电压源
Rev. C | Page 4 of 40
+1.5
+1.0
+2.5
+5
LSB
LSB
LSB
LSB
ADAS3022
参数
交流性能
信噪比(SNR)
信纳比(SINAD)
总谐波失真
无杂散动态范围(SFDR)
内部基准电压源
REFx输出电压
REFx输出电流
REFx温度漂移
REFx线性调整率
内部基准电压源
仅缓冲器
REFIN输出电压4
开启建立时间
外部基准电压源
电压范围
耗用电流
温度传感器
输出电压
温度灵敏度
数字输入
逻辑电平
VIL
VIH
VIL
VIH
IIL
IIH
数字输出5
数据格式
VOL
VOH
电源
VIO
AVDD
DVDD
VDDH 6
VSSH6
IVDDH
测试条件/注释
内部基准电压源
TA = 25°C
TA = 25°C
REFEN = 1
REFEN = 0
AVDD = 5 V ± 5%
最小值
典型值
90.0
89.5
93.0
92.5
−105
110
4.088
4.096
250
±5
±1
TA = 25°C
CREFIN,CREF1,CREF2 = 10 µF和0.1 µF
2.495
REFx输入
REFIN输入(缓冲)
VREF = 4.096 V
4.000
TA = 25 °C
20
4
2.500
100
4.096
2.5
100
最大值
dB
dB
dB
dB
4.104
2.505
4.104
2.505
275
800
VIO > 3 V
VIO > 3 V
VIO ≤ 3 V
VIO ≤ 3 V
−0.3
0.7 × VIO
−0.3
0.9 × VIO
−1
−1
单位1
V
µA
ppm/°C
ppm/°C
µV/V
µV/V
V
ms
V
V
µA
mV
µV/°C
+0.3 × VIO
VIO + 0.3
+0.1 × VIO
VIO + 0.3
+1
+1
V
V
V
V
µA
µA
0.4
V
V
AVDD + 0.3
5.25
5.25
15.75
−14.25
3.5
3.5
4.0
5.5
9.5
17.5
17.5
V
V
V
V
V
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
µA
二进制补码
ISINK = +500 µA
ISOURCE = −500 µA
PD = 0
VIO − 0.3
VDDH > 输入电压 + 2.5 V
VSSH < 输入电压 − 2.5 V
PGIA增益 = 0.16
PGIA增益 = 0.2
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
所有PGIA增益,PD = 1
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1.8
4.75
4.75
14.25
−15.75
5
5
15
−15
3.0
3.0
3.5
5.0
8.5
15.5
15.5
100
ADAS3022
参数
IVSSH
IAVDD
IDVDD
IVIO
电源灵敏度
TA = 25°C
温度范围
额定性能
1
2
3
4
5
6
测试条件/注释
PGIA增益 = 0.16
PGIA增益 = 0.2
PGIA增益 = 0.4
PGIA增益 = 0.8
PGIA增益 = 1.6
PGIA增益 = 3.2
PGIA增益 = 6.4
所有PGIA增益,PD = 1
PGIA增益 = 6.4,基准电压缓冲器使能
所有其它PGIA增益,基准电压缓冲器使能
PGIA增益 = 6.4,基准电压缓冲器禁用
所有其它PGIA增益,基准电压缓冲器禁用
所有PGIA增益,PD = 1
所有PGIA增益,PD = 0
所有PGIA增益,PD = 1
VIO = 3.3 V,PD = 0
PD = 1
最小值
−3.0
−3.0
−3.5
−5.5
−9.5
−17.5
−17.5
外部基准电压源
PGIA增益 = 0.16,0.2,0.4,0.8;
VDDH/VSSH ± 5%
PGIA增益 = 3.2,VDDH/VSSH ± 5%
PGIA增益 = 6.4,VDDH/VSSH ± 5%
PGIA增益 = 0.16,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 0.2,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 0.4,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 0.8,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 1.6,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 3.2,AVDD/DVDD ± 5%
PGIA增益 = 6.4,AVDD/DVDD ± 5%
TMIN至TMAX
−40
典型值
−2.5
−2.5
−3.0
−4.5
−8.0
−15
−15
10
18
16
14
12
100
2.5
10
0.30
10
最大值
21.0
19.0
17.5
16.0
3.5
1.2
单位1
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
µA
mA
mA
mA
mA
µA
mA
µA
mA
µA
±0.5
LSB
±1.0
±2.0
±0.6
±0.8
±1.0
±1.5
±2.0
±3.5
±7.0
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
+85
°C
LSB表示最低有效位,根据电压范围而变化。LSB大小见“可编程增益”部分。
PGIA增益为0.16或0.2的共模电压(VCM)范围为0 V。
除非另有说明,所有用分贝(dB)表示的交流精度规格均参考满量程输入FSR,并用低于满量程0.5 dB的输入信号进行测试。
内部带隙基准电压源的输出。
无流水线延迟。转换完成后立即提供转换结果。
差分输入共模电压(VCM)范围根据所选最大输入范围和高电压电源的变化而改变(VDDH和VSSH)。注意,任何输入引脚的额定工作输入电压相对于VDDH和
VSSH电源都需要具有2.5 V的裕量;因此,(VSSH + 2.5 V) ≤ INx/COM ≤ (VDDH − 2.5 V)。
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ADAS3022
时序规格
VDDH = 15 V ± 5%,VSSH = −15 V ± 5%,AVDD = DVDD = 5 V ± 5%,VIO = 1.8 V至AVDD(内部基准电压源),VREF = 4.096 V,
fS = 1 MSPS。除非另有说明,所有规格均相对于TMIN至TMAX而言。
表3.
参数
转换间隔时间
Warp模式1,CMS = 0
正常模式(默认),CMS = 1
转换时间:CNV上升沿至数据可用
Warp模式,CMS = 0
正常模式(默认),CMS = 1
辅助ADC输入通道采集时间
CNV脉冲宽度
CNV高电平至保持时间(孔径延迟)
CNV高电平至Busy延迟
转换期间的安全数据访问时间
静默转换时间(BUSY高电平)
Warp模式,CMS = 0
正常模式(默认),CMS = 1
静默转换期间的数据访问时间
Warp模式,CMS = 0
正常模式(默认),CMS = 1
SCK周期
SCK低电平时间
SCK高电平时间
SCK下降沿至数据有效
SCK下降沿至数据有效延迟时间
VIO > 4.5 V
VIO > 3.0 V
VIO > 2.7 V
VIO > 2.3 V
VIO > 1.8 V
CS/RESET/PD低电平至SDO
符号
tCYC
典型值
1
1.1
最大值
单位
1000
µs
µs
tCONV
825
925
tACQ
tCH
tAD
tCBD
tDDC
tQUIET
520
500
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
400
500
ns
ns
200
300
ns
ns
ns
ns
ns
ns
12
18
24
25
37
ns
ns
ns
ns
ns
15
16
18
23
28
25
ns
ns
ns
ns
ns
ns
1000
600
10
2
tDDCA
tSCK
tSCKL
tSCKH
tSDOH
tSDOD
15
5
5
4
tEN
VIO > 4.5 V
VIO > 3.0 V
VIO > 2.7 V
VIO > 2.3 V
VIO > 1.8 V
CS/RESET/PD高电平至SDO高阻抗
tDIS
SCK上升沿至DIN有效设置时间
SCK上升沿至DIN有效保持时间
CNV上升沿至CS
RESET/PD高电平脉冲
tDINS
tDINH
tCCS
4
4
5
ns
ns
ns
tRH
5
ns
超过最长时间会对转换精度产生影响(见“转换模式”部分)。
500µA
IOL
70% VIO
30% VIO
tDELAY
2V OR VIO –
CL
50pF
0.5V1
0.8V OR 0.5V2
500µA
IOH
12V IF VIO >
20.8V IF VIO
2.5V; VIO – 0.5V IF VIO < 2.5V.
> 2.5V; 0.5V IF VIO < 2.5V.
图3. 时序的电平
图2. 数字接口时序的负载电路
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2V OR VIO – 0.5V1
0.8V OR 0.5V2
10516-003
tDELAY
1.4V
TO SDO
10516-002
1
最小值
ADAS3022
tACQ
tCYC
EOC
SOC
SOC
EOC
tQUIET
tDDC
POWER
UP
CONVERSION (n – 1)
UNDEFINED
PHASE
NOTE 1
ACQUISITION (n + 1)
UNDEFINED
CONVERSION (n)
UNDEFINED
ACQUISITION (n)
UNDEFINED
tDAC
NOTE 2
NOTE 1
CONVERSION (n + 1)
UNDEFINED
CNV
BUSY
tDDCA
NOTE 5
NOTE 2
tAD
NOTE 4
CS
X
SCK
1
16/32
NOTE 3
1
16
DIN
CFG
INVALID
CFG (n + 2)
CFG (n + 2)
CFG (n + 3)
SDO
DATA
INVALID
DATA (n – 1)
INVALID
DATA (n – 1)
INVALID
DATA (n)
INVALID
EOC
EOC
ACQUISITION
(n + 2)
PHASE
DATA (n)
INVALID
EOC
ACQUISITION
(n + 3)
CONVERSION
(n + 2)
CFG (n + 3)
ACQUISITION
(n + 4)
CONVERSION
(n + 3)
CONVERSION
(n + 4)
CNV
BUSY
CS
16
1
16
1
DIN
CFG (n + 4)
CFG (n + 4)
CFG (n + 5)
CFG (n + 5)
CFG (n + 6)
CFG (n + 6)
SDO
DATA (n + 1)
INVALID
DATA (n + 1)
INVALID
DATA (n + 2)
DATA (n + 2)
DATA (n + 3)
DATA (n + 3)
NOTES
1. DATA ACCESS CAN OCCUR DURING A CONVERSION ( tDDC ), AFTER A CONVERSION (tDAC ), OR BOTH DURING AND AFTER A CONVERSION.
THE CONVERSION RESULT AND THE CFG REGISTER ARE UPDATED AT THE END OF A CONVERSION (EOC).
2. DATA ACCESS CAN ALSO OCCUR UP TO tDDCA WHILE BUSY IS ACTIVE (SEE THE DIGITAL INTERFACE SECTION FOR DETAILS). ALL OF THE BUSY
TIME CAN BE USED TO ACQUIRE DATA.
3. A TOTAL OF 16 SCK FALLING EDGES IS REQUIRED FOR A CONVERSION RESULT. AN ADDITIONAL 16 EDGES ARE REQUIRED TO
READ BACK THE CFG RESULT ASSOCIATED WITH THE CURRENT CONVERSION.
4. CS CAN BE HELD LOW OR CONNECTED TO CNV. CS WITH FULL INDEPENDENT CONTROL IS SHOWN IN THIS FIGURE.
5. FOR OPTIMAL PERFORMANCE, DATA ACCESS SHOULD NOT OCCUR DURING THE SAMPLING EDGE. A MINIMUM TIME
OF THE APERTURE DELAY (tAD) SHOULD ELAPSE PRIOR TO DATA ACCESS.
图4. 一般时序图
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10516-028
1
SCK
ADAS3022
绝对最大额定值
表4.
参数
模拟输入/输出
Inx,COM至AGND
AUX+,AUX−至AGND
REFx至AGND
REFIN至AGND
REFN至AGND
地电压差
AGND,RGND,DGND
电源电压
VDDH至AGND
VSSH至AGND
AVDD,DVDD,VIO至AGND
ACAP,DCAP,RCAP至GND
数字输入/输出
CNV,DIN,SCK,RESET,
PD,CS至DGND
SDO,BUSY至DGND
内部功耗
结温
存储温度范围
θJA热阻
θJC热阻
额定值
VSSH − 0.3 V至VDDH + 0.3 V
−0.3 V至AVDD + 0.3 V
AGND − 0.3 V至AVDD + 0.3 V
AGND −0.3 V至+2.7 V
±0.3 V
±0.3 V
注意,超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性
损坏。这只是额定最值,并不能以这些条件或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,推断器
件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影
响器件的可靠性。
ESD警告
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽
管本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能量
ESD时,器件可能会损坏。因此,应当采取适当的ESD
防范措施,以避免器件性能下降或功能丧失。
−0.3 V至+16.5 V
+0.3 V至-16.5 V
−0.3 V至+7 V
−0.3 V至+2.7 V
−0.3 V至VIO + 0.3 V
−0.3 V至VIO + 0.3 V
2W
125°C
−65°C至+125°C
44.1°C/W
0.28°C/W
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ADAS3022
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
AUX–
VDDH
VSSH
REFN
REFN
RGND
REF2
REF1
REFIN
RCAP
引脚配置和功能描述
PIN 1
INDICATOR
ADAS3022
TOP VIEW
(Not to Scale)
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
NC
NC
AVDD
DVDD
ACAP
DCAP
AGND
AGND
DGND
DGND
NOTES
1. NC = NO CONNECT. THIS PIN IS NOT INTERNALLY CONNECTED.
2. THE EXPOSED PADDLE SHOULD BE CONNECTED TO VSSH.
10516-004
CS 11
DIN 12
RESET 13
NC 14
PD 15
SCK 16
VIO 17
SDO 18
BUSY 19
CNV 20
IN0 1
IN1 2
IN2 3
IN3 4
AUX+ 5
IN4 6
IN5 7
IN6 8
IN7 9
COM 10
图5. 引脚配置
表5. 引脚功能描述
引脚编号
1至4
5
6至9
10
引脚名称
IN0至IN3
AUX+
IN4至IN7
COM
类型1
AI
AI
AI
AI
11
CS
DI
12
DIN
DI
13
复位
DI
14, 29, 30
15
NC
PD
NC
DI
16
17
18
19
SCK
VIO
SDO
BUSY
DI
P
DO
DO
20
21, 22
23, 24
25
CNV
DGND
AGND
DCAP
DI
P
P
P
26
ACAP
P
描述
输入通道0至输入通道3。
辅助输入通道的正输入端。
输入通道4至输入通道7。
IN[7:0]公共通道输入。IN[7:0]输入通道可以参考一个公共点。对于所有PGIA增益,此引脚的最大
电压为±10.24 V;但PGIA增益为0.16时除外,此时该引脚最大电压为±12.228 V。AUX+和AUX−不参考
COM。
片选。低电平有效信号。使能写入和读取数据的数字接口。共用串行总线时使用此引脚。对于
ADAS3022专用串行接口而言,CS可连接至DGND或CNV,以简化接口。
数据输入。串行数据输入,用于写入锁存在SCK上升沿的16位配置字(CFG)。CFG是内部寄存器,
在转换结束时的上升沿更新,即BUSY的下降沿。可以在转换期间和转换后写入配置寄存器。
异步复位。低电平至高电平转换可复位ADAS3022。中断电流转换(若已激活)并复位CFG至默认
状态。
不连接。此引脚不在内部连接。
关断。低电平至高电平转换可关断ADAS3022,使偏置电流最小。注意此引脚必须保持在高电平,
直到用户准备对器件上电;器件上电后,用户必须等待100 ms,直到基准电压源使能,然后等待
器件完成两次伪转换,才可开始转换。详情参见“关断模式”部分。
串行时钟输入。发送至ADAS3022和来自该器件的DIN和SDO数据与SCK同步。
数字接口电源。此电源的标称值应与主机接口的电源电压相等:1.8 V、2.5 V、3.3 V或5 V。
串行数据输出。转换结果通过此引脚输出,与SCK下降沿同步。转换结果以二进制补码格式输出。
输出繁忙。此引脚上的高电平有效信号表示正在进行转换。在静默转换期间(tQUIET)读取或写入数
据可能造成错误的位判断。
转换输入。转换在此引脚的上升沿启动。
数字地。这些引脚连接到系统数字接地层。
模拟地。这些引脚连接到系统模拟接地层。
内部2.5 V数字调节器输出引脚。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此内部调节输出进行
去耦。
内部2.5 V模拟调节器输出引脚。该调节器为内部ADC内核以及所有支持的模拟电路提供电源,但内
部基准电压源除外。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此内部调节输出进行去耦。
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ADAS3022
引脚编号
27
28
31
引脚名称
DVDD
AVDD
RCAP
类型1
P
P
P
32
REFIN
AI/O
33, 34
REF1, REF2
AI/O
35
36, 37
RGND
REFN
P
P
38
VSSH
P
39
VDDH
P
40
AUX−
EPAD
AI
1
描述
5 V数字电源。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此电源进行去耦。
5 V模拟电源。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此电源进行去耦。
内部2.5 V模拟调节器输出引脚。该调节器为内部基准电压源提供电源。使用一个与RCAP相连的1 μF
电容和一个0.1 μF本地电容对此引脚进行去耦。
内部2.5 V带隙基准电压源输出、基准电压缓冲器输入或基准电压源关断输入。详情参见“基准电压源
输入/输出”部分。
基准电压输入/输出。无论何种基准源,这些引脚都需要通过外部10 μF陶瓷电容进行单独去耦,并
且陶瓷电容应尽可能靠近REF1、REF2和REFN。详情参见“基准电压源输入/输出”部分。REF1和REF2
必须在外部连在一起。
基准电压源地。此引脚连接到系统模拟接地层。
基准电压输入/输出地。将REF1和REF2上的10 μF电容与这些引脚相连,并将这些引脚与系统模拟接
地层相连。
高电压模拟负电源。此引脚的电源标称值为−15 V。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此
引脚进行去耦。
高电压模拟正电源。此引脚的电源标称值为+15 V。使用一个10 μF电容和一个0.1 μF本地电容对此
引脚进行去耦。
辅助输入通道的负输入端。
裸露焊盘。裸露焊盘应接到VSSH。
AI = 模拟输入,AI/O = 模拟输入/输出,DI = 数字输入,DO = 数字输出,P = 电源。
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ADAS3022
典型性能参数
除非另有说明,VDDH = 15 V,VSSH = −15 V,AVDD = DVDD = 5 V,VIO = 1.8 V至AVDD。
1.00
2.0
GAIN = 0.16, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6
INL MAX = 0.649
INL MIN = –0.592
FOR ALL GAINS
0.75
1.0
0.50
0.5
0.25
DNL (LSB)
0
–0.5
0
–1.0
–0.50
–1.5
–0.75
0
8192
16384
24576
32768
40960
49152
57344 65536
CODE
–1.00
10516-101
0
32768
49152
57344 65536
GAIN = 0.16, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6
350,000
300,000
0.5
250,000
200,000
图10. 一个直流输入的直方图(码中心),
PGIA增益 = 0.16、0.2、0.4、0.8和1.6
2.0
400,000
GAIN = 6.4
INL MAX = 0.558
INL MIN = –1.319
GAIN = 3.2
350,000
300,000
0.5
250,000
150,000
118,400
49152
57344 65536
CODE
0
1,600
CODE IN HEX
图11. 一个直流输入的直方图(码中心),PGIA增益 = 3.2
图8. 积分非线性与码的关系,PGIA增益 = 6.4
Rev. C | Page 12 of 40
10516-119
40960
8007
32768
8001
24576
8000
16384
7FFF
8192
25,500
22,700
1,400
7FFE
50,000
7FFD
–1.5
7FFC
100,000
10516-106
–1.0
129,000
8006
–0.5
213,200
200,000
8005
0
8004
COUNT
1.0
0
8009
CODE IN HEX
图7. 积分非线性与码的关系,PGIA增益 = 3.2
1.5
6,400
600
10516-117
CODE
0
8008
57344 65536
8009
49152
8007
40960
8008
32768
8006
24576
8003
16384
8002
8192
10516-105
0
52,300
8005
50,000
8004
–1.5
8003
100,000
8002
–1.0
152,600
8001
150,000
8000
–0.5
7FFF
0
300,200
7FFE
COUNT
1.0
–2.0
40960
400,000
GAIN = 3.2
INL MAX = 1.026
INL MIN = –0.948
1.5
INL (LSB)
24576
图9. 差分非线性与码的关系,所有PGIA增益
2.0
INL (LSB)
16384
CODE
图6. 积分非线性与码的关系,PGIA增益 = 0.16、0.2、0.4、0.8和1.6
–2.0
8192
7FFD
–2.0
10516-108
–0.25
7FFC
INL (LSB)
1.5
ADAS3022
400,000
100
GAIN = 6.4
EXTERNAL REFERENCE
GAIN = 6.4
fS = 1000kSPS
90
350,000
80
300,000
70
COUNT
200,000
157,300
151,900
150,000
50
40
75,100
21,700
10516-120
8009
0
8008
8007
8006
8005
8004
8003
8001
8000
7FFF
7FFE
7FFD
10
18,400
2,400 100
200 300
7FFC
20
CODE IN HEX
0
0.4
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
图15. 失调漂移,PGIA增益 = 6.4
100
120
EXTERNAL REFERENCE
GAIN = 0.16, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6
fS = 1000kSPS
112
fS = 1000kSPS
EXTERNAL 2.5V REFERENCE
INTERNAL BUFFER
100
80
70
80
72
60
COUNT
COUNT
1.2
OFFSET DRIFT (ppm/°C)
图12. 一个直流输入的直方图(码中心),PGIA增益 = 6.4
90
0.8
10516-157
82,000
50,000
0
60
30
100,000
8002
COUNT
250,000
50
40
60
40
30
23
20
20
10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
OFFSET DRIFT (ppm/°C)
0
图13. 失调漂移,PGIA增益 = 0.16、0.2、0.4、0.8和1.6
2
3
4
5
6
7
8
REFERENCE BUFFER DRIFT (ppm/°C)
9
10
120
EXTERNAL REFERENCE
GAIN = 3.2
fS = 1000kSPS
fS = 1000kSPS
INTERNAL 2.5V REFERENCE
INTERNAL BUFFER
100
80
70
80
COUNT
60
50
60
40
46
38
40
30
35
30
20
15
10
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
OFFSET DRIFT (ppm/°C)
1.8
2.0
0
0
1
2
3
4
5
15
6
11
7
10
8
6
9
2
1
10 11 12 13 14 15
REFERENCE BUFFER DRIFT (ppm/°C)
图14. 失调漂移,PGIA增益 = 3.2
图17. 基准电压缓冲器漂移,内部基准电压源
Rev. C | Page 13 of 40
10516-141
20
10516-156
COUNT
1
图16. 基准电压缓冲器漂移,外部基准电压源
100
90
0
10516-140
2
0
10516-155
0
ADAS3022
0
0
–60
–40
–80
–100
–120
–60
–80
–100
–120
–140
–140
–160
–160
0
100
200
300
400
500
FREQUENCY (kHz)
–180
0
500
–40
–80
–100
–120
–60
–80
–100
–120
–140
–140
–160
–160
100
200
300
400
500
FREQUENCY (kHz)
–180
10516-122
0
0
100
200
300
400
500
FREQUENCY (kHz)
图19. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 0.2
10516-125
–60
GAIN = 1.6
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 89.8dB
SINAD = 89.7dB
THD = –106dB
SFDR = 107dB
–20
AMPLITUDE (dBFS)
–40
AMPLITUDE (dBFS)
400
0
GAIN = 0.2
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 91.4dB
SINAD = 89.9dB
THD = –94.7dB
SFDR = 94.8dB
–20
图22. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 1.6
0
0
GAIN = 0.4
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 91.2dB
SINAD = 91.0dB
THD = –103dB
SFDR = 104dB
–40
–60
–40
–80
–100
–120
–60
–80
–100
–120
–140
–160
–160
100
200
300
400
FREQUENCY (kHz)
500
10516-123
–140
0
GAIN = 3.2
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 87.6dB
SINAD = 87.5dB
THD = –105dB
SFDR = 106dB
–20
AMPLITUDE (dBFS)
–20
AMPLITUDE (dBFS)
300
图21. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 0.8
0
–180
200
FREQUENCY (kHz)
图18. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 0.16
–180
100
图20. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 0.4
–180
0
100
200
300
400
FREQUENCY (kHz)
图23. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 3.2
Rev. C | Page 14 of 40
500
10516-126
–180
10516-121
AMPLITUDE (dBFS)
–40
GAIN = 0.8
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 90.7dB
SINAD = 90.6dB
THD = –107dB
SFDR = 106dB
–20
AMPLITUDE (dBFS)
–20
10516-124
GAIN = 0.16
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 91.7dB
SINAD = 89.2dB
THD = –92.5dB
SFDR = 92.5dB
ADAS3022
–55
0
–20
–60
–65
–70
–75
–80
THD (dB)
–80
–100
–90
–95
–100
–120
–105
–140
–110
–115
–160
–120
0
100
200
300
400
500
FREQUENCY (kHz)
–125
10516-127
–180
–85
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–10dBFS
–10dBFS
–10dBFS
–10dBFS
1
10
100
1000
FREQUENCY (kHz)
图24. 10 kHz FFT,PGIA增益 = 6.4
10516-304
AMPLITUDE (dBFS)
–40
GAIN = 0.4,
GAIN = 0.8,
GAIN = 1.6,
GAIN = 3.2,
GAIN = 0.4,
GAIN = 0.8,
GAIN = 1.6,
GAIN = 3.2,
–60
GAIN = 6.4
fS = 1000kSPS
fIN = 10.1kHz
SNR = 85.7dB
SINAD = 85.6dB
THD = –101dB
SFDR = 103dB
图27. THD与频率的关系
100
–60
INTERNAL REFERENCE
CHANNEL 4 TO COM, SEQUENCER DISABLED
VIN = –0.5dBFS ON CHANNELS 0 TO 3, 5 TO 7
fS = 1000kSPS
–70
95
–80
CROSSTALK (dB)
85
80
75
1
10
–100
–110
–120
–130
100
1000
FREQUENCY (kHz)
–140
0
20
40
60
80
100
120
图25. SNR与频率的关系
180
200
130
95
GAIN = 0.16
GAIN = 0.20
GAIN = 0.40
GAIN = 0.80
GAIN = 1.60
GAIN = 3.20
GAIN = 6.40
120
90
110
85
CMRR (dB)
80
75
70
GAIN = 0.4, –0.5dBFS
GAIN = 0.8, –0.5dBFS
GAIN = 1.6, –0.5dBFS
GAIN = 3.2, –0.5dBFS
GAIN = 0.4, –10dBFS
GAIN = 0.8, –10dBFS
GAIN = 1.6, –10dBFS
GAIN = 3.2, –10dBFS
65
60
55
1
10
100
90
80
COMMON-MODE AMPLITUDE = 20.48V p-p
INTERNAL REFERENCE
fS = 1000kSPS
70
100
FREQUENCY (kHz)
1000
10516-302
SINAD (dB)
160
图28. 串扰与频率的关系
100
50
140
FREQUENCY (kHz)
图26. SINAD与频率的关系
60
1
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
图29. CMRR与频率的关系
Rev. C | Page 15 of 40
100k
10516-139
70
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–0.5dBFS
–10dBFS
–10dBFS
–10dBFS
–10dBFS
–90
10516-300
GAIN = 0.4,
GAIN = 0.8,
GAIN = 1.6,
GAIN = 3.2,
GAIN = 0.4,
GAIN = 0.8,
GAIN = 1.6,
GAIN = 3.2,
10516-303
SNR (dB)
90
ADAS3022
–50
PSRR VDDH
AVDD, GAIN = 0.2
AVDD, GAIN = 3.2
POWER SUPPLY REJECTION RATIO (dB)
–55
20
PSRR VSSH
AVDD, GAIN = 1.6
AVDD, GAIN = 6.4
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
–60
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
18
AVDD CURRENT (mA)
–65
–70
–75
–80
–85
–90
16
14
12
1
10
100
FREQUENCY (kHz)
10
10516-301
0.1
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
15
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
14
AVDD CURRENT (mA)
18
17
16
15
13
12
11
4.8
4.9
5.0
5.1
5.2
AVDD SUPPLY (V)
5.3
9
10516-130
13
4.7
10
100
1000
THROUGHPUT (kSPS)
10516-135
10
14
图34. AVDD电流与吞吐速率的关系,外部基准电压源
图31. AVDD电流与电源的关系,内部基准电压源
4.5
15
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
4.0
14
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
DVDD CURRENT (mA)
3.5
13
12
3.0
2.5
2.0
1.5
11
10
4.7
4.8
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
4.9
1.0
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
5.0
5.1
5.2
AVDD SUPPLY (V)
5.3
10516-131
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
0.5
10
100
THROUGHPUT (kSPS)
图35. DVDD电流与吞吐速率的关系
图32. AVDD电流与电源的关系,外部基准电压源
Rev. C | Page 16 of 40
1000
10516-136
AVDD CURRENT (mA)
1000
图33. AVDD电流与吞吐速率的关系,内部基准电压源
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
100
THROUGHPUT (kSPS)
图30. PSRR与频率的关系
19
10
10516-134
–95
–100
0.01
AVDD CURRENT (mA)
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
ADAS3022
0
18
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
–2
–4
VSSH CURRENT (mA)
12
9
6
–6
–8
–10
–12
–14
–16
–18
10
100
1000
THROUGHPUT (kSPS)
–20
–50 –40 –30 –20 –10
10516-137
19.5
20
30
40
50
60
70
80
90
fS = 1000kSPS
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
19.0
AVDD CURRENT (mA)
–3
–6
–9
–12
–15
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
10
18.5
18.0
17.5
17.0
16.5
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
100
1000
THROUGHPUT (kSPS)
16.0
–50 –40 –30 –20 –10
10516-138
VSSH CURRENT (mA)
10
图39. VSSH电流与温度的关系
0
20
18
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
0.9
0.8
14
0.7
DVDD CURRENT (mA)
16
12
10
8
6
50
60
TEMPERATURE (°C)
70 80
90
VIO = 3.3V
fS = 1000kSPS
0
–50 –40 –30 –20 –10
10516-142
40
60
70
80
90
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
0.3
0.1
30
50
0.4
2
20
40
0.5
0.2
10
30
0.6
4
0
20
1.0
fS = 1000kSPS
0
–50 –40 –30 –20 –10
10
图40. AVDD电流与温度的关系
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
0
TEMPERATURE (°C)
图37. VSSH电流与吞吐速率的关系
VDDH CURRENT (mA)
0
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
TEMPERATURE (°C)
图36. VDDH电流与吞吐速率的关系
–18
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
10516-144
0
10516-143
3
0
10
20
30
40
50
60
TEMPERATURE (°C)
图38. VDDH电流与温度的关系
图41. DVDD电流与温度的关系
Rev. C | Page 17 of 40
70
80
90
10516-146
VDDH CURRENT (mA)
15
fS = 1000kSPS
ADAS3022
4.00
GAIN = 0.2
GAIN = 1.6
fS = 1000kSPS
3.75
GAIN = 0.4
GAIN = 3.2
5
GAIN = 0.8
GAIN = 6.4
4
3
GAIN ERROR (LSB)
3.25
3.00
2.75
2.50
2
1
0
–1
–2
–4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
TEMPERATURE (°C)
–5
–50 –40 –30 –20 –10
10516-145
2.00
–50 –40 –30 –20 –10
图42. VIO电流与温度的关系
50
60
70
80
90
60
70
80
90
12
fS = 1000kSPS
GAIN = 0.16
GAIN = 0.2
GAIN = 0.4
GAIN = 0.8
GAIN = 1.6
GAIN = 3.2
GAIN = 6.4
96
94
SNR (dB)
0 10 20 30 40
TEMPERATURE (°C)
图45. 增益误差与温度的关系
8
OFFSET ERROR (LSB)
98
EXTERNAL REFERENCE
–3
2.25
100
fS = 1000kSPS
10516-149
VIO CURRENT (mA)
3.50
GAIN = 0.16
GAIN = 0.2
GAIN = 0.4
GAIN = 0.8
GAIN = 1.6
GAIN = 3.2
GAIN = 6.4
92
90
88
86
84
4
GAIN = 0.16
GAIN = 0.2
GAIN = 0.4
GAIN = 0.8
GAIN = 1.6
GAIN = 3.2
GAIN = 6.4
fS = 1000kSPS
EXTERNAL REFERENCE
0
–4
–8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
TEMPERATURE (°C)
–12
–50 –40 –30 –20 –10
10516-147
80
–50 –40 –30 –20 –10
图43. SNR与温度的关系
–85
–90
5
GAIN = 0.16
GAIN = 0.2
GAIN = 0.4
GAIN = 0.8
GAIN = 1.6
GAIN = 3.2
GAIN = 6.4
4
20
30
40
50
fS = 1000kSPS
EXTERNAL REFERENCE
3
2
–95
–100
–105
1
GAIN ERROR
0
–1
OFFSET ERROR
–2
–110
–3
–115
–120
–50 –40 –30 –20 –10
0
10
20
30
40
50
TEMPERATURE (°C)
60
70
80
90
–5
–50 –40 –30 –20 –10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
TEMPERATURE (°C)
图47. AUX ADC通道对的失调和增益误差与温度的关系
图44. THD与温度的关系
Rev. C | Page 18 of 40
10516-151
–4
10516-148
THD (dB)
10
图46. 失调误差与温度的关系
ERROR (LSB)
–80
0
TEMPERATURE (°C)
10516-150
82
ADAS3022
5200
5000
4800
4600
4400
4200
4000
3800
3400
–50 –40 –30 –20 –10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
TEMPERATURE (°C)
10516-152
3600
图48. 温度传感器输出码与温度的关系
fS = 1000 kSPS
0
–0.5
–1.0
–1.5
–2.0
–2.5
–3.0
–3.5
–4.0
–4.5
10k
–0.5dBFS
GAIN = 0.2
GAIN = 0.8
GAIN = 3.2
GAIN = 0.4
GAIN = 1.6
GAIN = 6.4
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
28
20
24
20
15
16
10
12
8
5
4
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
THROUGHPUT (kSPS)
图50. 温度传感器输出误差与吞吐速率的关系
10M
10516-153
NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB)
0.5
TA = 25°C
INTERNAL REFERENCE
图49. 大信号频率响应与增益的关系
Rev. C | Page 19 of 40
0
1000
TEMPERATURE SENSOR OUTPUT ERROR (°C)
TEMP SENSOR OUTPUT CODE (LSB)
5400
32
25
10516-154
TEMPERATURE SENSOR OUTPUT ERROR (mV)
5600
ADAS3022
术语
工作输入电压范围
输入通道IN[7:0]和COM上允许的工作输入电压范围为最大
输入电压范围,包括共模电压。
差分输入电压范围
差分输入电压范围为最大差分满量程输入范围。数值随可
编程增益设置而改变。
通道关断泄漏
通道关断泄漏是通道关断时的泄漏电流。
通道导通泄漏
通道导通泄漏是通道导通时的泄漏电流。
电荷注入
电荷注入衡量获取样本和/或开关多路复用器时,通过模拟
输入引脚向源传输的突波脉冲。
共模抑制比(CMRR)
CMRR是转换结果中折合到输入端的信号幅度与一对输入
经共模调制后的幅度之比,以分贝(dB)表示。CMRR衡量
ADAS3022抑制噪声信号的能力,比如输入端常见的电源
线噪声。本规格针对20.48 V p-p的2 kHz正弦波施加于一对
输入的全部两个通道的情况而言。
瞬态响应:
瞬态响应衡量系统在施加满量程阶跃信号后,ADAS3022
对输入进行准确采集所需的时间。
最低有效位(LSB)
LSB是转换器可以表示的最小增量。对于N位分辨率的全差
分输入ADC,LSB(单位:伏特)的计算公式如下:
LSB (V) =
2VREF
2N
积分非线性(INL)误差
INL是指每个码与一条从负满量程画到正满量程的直线偏
差。用作负满量程的该点出现在第一个码跃迁之前的½
LSB处。正满量程定义为超出最后一个码跃迁1½ LSB的一个
电平。从各码的中心到该直线的距离即为偏差(见图53)。
差分非线性(DNL)误差
在一个理想ADC中,码跃迁相距1 LSB。DNL是指实际值与
此理想值的最大偏差。经常用保证无失码的分辨率来描述
这一规格。
失调误差
失调误差指实际MSB与理想MSB转换点的偏差。理想MSB
转换发生在比模拟地高½ LSB的输入电平处。
增益误差
当一个模拟电压低于标称满量程1½ LSB时,发生最后一个
码转换(从111 … 10到111 … 11)。增益误差是指在消除失调
误差之后,最后一个码转换的实际电平与理想电平的偏差,
用LSB(或满量程范围的百分比)表示。与之非常相似的一个
参数是满量程误差(也用LSB或满量程范围的百分比表示),
后者包括失调误差的影响。
总不可调整误差(TUE)
TUE是每个码与理想传递函数的偏差,是所有误差源的组
合,包括非线性、失调误差和增益误差。ADAS3022的
TUE是以LSB(或满量程范围的百分比)表示的最大偏差。
孔径延迟
孔径延迟衡量采集性能,指从CNV输入的上升沿到输入信
号可进行转换的时间。
动态范围
动态范围指满量程信号的均方根值与输入短接在一起时测
得的总均方根噪声之比,用分贝(dB)表示。
信噪比(SNR)
SNR指实际输入信号的均方根值与奈奎斯特频率以下除谐
波和直流以外所有其它频谱成分的均方根和之比,用分贝
(dB)表示。
信纳比(SINAD)
SINAD指实际输入信号的均方根值与奈奎斯特频率以下包
括谐波但直流除外的所有其它频谱成分的均方根和之比,
用分贝(dB)表示。
Rev. C | Page 20 of 40
ADAS3022
总谐波失真(THD)
THD指前五个谐波成分的均方根和与满量程输入信号的均
方根值之比,用分贝(dB)表示。
无杂散动态范围(SFDR)
SFDR指输入信号与峰值杂散信号的均方根幅值之差,用分
贝(dB)表示。
通道间串扰
通道间串扰衡量任意通道之间,以及与其它所有通道之间
的串扰水平,其测量方法是将一个直流输入信号施加于待
测通道,并将一个满量程10 kHz正弦波信号施加于其它所
有通道。泄漏进入测试通道的信号量即为串扰,用分贝
(dB)表示。
基准电压温度系数
基准电压温度系数是利用一批样品器件,分别在T MIN 、
T (25°C)和TMAX测量最大和最小基准输出电压(VREF),然后据
此得出输出电压在25°C时的典型偏移。该值以ppm/°C表示,
计算公式为:
TCV REF (ppm/°C) =
V REF ( Max ) – V REF ( Min)
V REF (25°C ) × (T MAX – T MIN )
× 10 6
其中:
VREF (Max)为TMIN、T (25°C)或TMAX时的最大基准输出电压。
VREF (Min)为TMIN、T (25°C)或TMAX时的最小基准输出电压。
VREF (25°C)为25°C时的基准输出电压。
TMAX = +85°C。
TMIN = −40°C。
Rev. C | Page 21 of 40
ADAS3022
工作原理
概述
ADAS3022工作原理
ADAS3022是首款在单芯片上集成典型元器件的数据采集
系统,是一款易于使用、可供编程的器件。这款单芯片解
决方案的总吞吐速率为每秒最多能转换1,000,000个样本
(1 MSPS)。ADAS3022特性
如图51所示,ADAS3022内部模拟电路由一个高阻抗、低
泄漏多路复用器和一个可编程增益仪表放大器组成,放大
器支持±0.64 V、±1.28 V、±2.56 V、±5.12 V、±10.24 V、
±20.48 V和±24.576 V满量程差分电压输入。ADAS3022可配
置为使用最多8个单端输入通道或4对通道,即使用8通道
时每通道为125 kSPS,而使用4个通道对时每通道为高效的
250 kSPS。使用内部温度传感器,该器件还可提供相对温度
测量。此外,差分辅助通道对(AUX+和AUX−)的额定输入
电压范围为±VREF。该选项可旁路多路复用器和PGIA级,
允许直接访问SAR ADC内核。
•
•
•
•
高阻抗输入
高共模抑制
8通道、低串扰多路复用器(mux)
可编程增益仪表放大器(PGIA)具有±0.64 V至±24.576 V的
7个可选差分输入范围
16位无失码的PulSAR® ADC
内部、精密、低漂移、4.096 V基准电压源和缓冲器
温度传感器
通道序列器
减少通道或通道对的数目可增加吞吐速率,增加量与采样
通道乘以总吞吐速率的倒数成一定比例:
1/(通道或通道对的数目 ) × 1000 kSPS
ADAS3022采用ADI专利的高压iCMOS®工艺,电源电压为
±15 V时允许高达±24.576 V的差分输入电压范围,适合工业
应用。
对于单个通道或通道对而言,最大吞吐速率为1 MSPS。对
于全部8个通道、AUX通道对和温度传感器而言,给定通
道的吞吐速率降为100 kSPS。
该器件采用小型、6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装,工作
温度为−40°C至+85°C工业温度范围。具有类似电路的典型
分立式多通道数据采集系统所需的电路板空间至少是本解
决方案的三倍。因此,ADAS3022解决方案的优势包括更
小的尺寸和更简单的设计要求,以便加快产品上市时间,
降低成本。
VDDH
DIFF
PAIR
IN0/IN1
DIFF TO
COM
AVDD
VIO
DVDD
ADAS3022
RESET
LOGIC/
INTERFACE
IN0
PD
CNV
BUSY
IN1
IN2/IN3
IN3
IN4/IN5
CS
IN2
IN4
PulSAR
ADC
PGIA
MUX
IN5
IN6/IN7
COM
DIN
SDO
IN6
IN7
SCK
TEMP
SENSOR
REFIN
BUF
AUX+
REF
AUX–
VSSH
AGND
DGND
REFx
图51. ADAS3022简化功能框图
Rev. C | Page 22 of 40
10516-005
•
•
•
•
ADAS3022
使用序列器选项时,片内序列器依序对通道进行扫描,为
每个通道提供独立的输入电压范围(见“按需转换模式”部
分)。此模式中,单个配置字触发序列器的重复扫描操作,
无需再次向寄存器写入内容。完成最后的通道扫描以后,
ADAS3022自动从IN0处开始重复序列,直到写入字以停止
序列器,或置位异步RESET。此外,若某些配置位发生改
变,则序列器复位至IN0。
PulSAR ADC内核能够从转换开始输入(CNV)的单个上升沿
处开始,执行1 MSPS的转换。转换结果以二进制补码格式,
输出至串行数据输出端(SDO)。数字接口采用专用的芯片
选择引脚(CS),将数据传入/传出ADAS3022,并提供BUSY
指示器、异步RESET以及关断(PD)输入。
ADAS3022片内基准电压源使用经过内部温度补偿的2.5 V输
出带隙基准电压和精密缓冲器放大器,提供4.096 V高精度
系统基准电压。
tCYC
tACQ
PHASE
HOLD
10516-006
CNV
CONVERT/TRACK
图52. ADAS3022系统时序
无论信号的类型如何(差分或单端、反相或同相、对称或非
对称),ADAS3022都能够像工业标准差分放大器或仪表放
大器那样,以差分方式转换所有使能输入上的信号。
完成转换后,转换结果可供下一次转换完成前的任意时刻
回读。在BUSY为高电平有效的静止期内应避免回读数
据。ADAS3022具有一个片上转换时钟,因此转换过程不
需要串行时钟(SCK)。仅在向用户提供转换结果时,才需
要使用。
传递函数
ADAS3022的理想传递特性如图53所示。输入配置为差分
输入范围时,数据输出为二进制补码形式,如表6所示。
TWOS
COMPLEMENT
表 11中 的 所 有 位 均 通 过 串 行 (兼 容 SPI)16位 配 置 寄 存 器
(CFG)进行配置。配置和转换结果可在转换完成后,或转
换的过程中读取;也可禁用回读选项。
ADAS3022至少需要用到3个电源:+5 V、+15 V和−15 V。片
内低压差调节器提供所需的2.5 V系统电压,并且必须通过专
用引脚进行外部去耦(ACAP、DCAP和RCAP)。使用专用
的VIO逻辑电平电压源,ADAS3022能够与1.8 V至5 V的任意
数字逻辑系列器件实现接口(见表9)。
011 ... 111
011 ... 110
011 ... 101
100 ... 010
100 ... 001
100 ... 000
–FSR
–FSR + 1LSB
–FSR + 0.5LSB
+FSR – 1LSB
+FSR – 1.5LSB
ANALOG INPUT
图53. ADC理想传递函数
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10516-007
输入经高压多路复用器处理,输出到PGIA;此多路复用器
具有低电荷注入和极低的泄漏电流特性。该输入可针对单
端至公共点(COM)测量进行配置,或以独立的增益设置,
与最多4个全差分输入实现配对。这需要使用高级序列器
或编程序列配置字,并为每个差分对配置所需的增益。数
字受控型可编程增益用于选择7个电压输入范围之一(见表7)。
CNV的上升沿发起转换,并将ADAS3022的状态从跟踪改
变为保持。ADAS3022在这一阶段执行模拟信号调理。完
成信号调理后,ADAS3022回到跟踪状态,同时对样本进
行量化处理。这两部分操作可满足所需的建立时间要求,
同时以16位精度获得高达1 MSPS的快速吞吐速率。
ADC CODE
ADAS3022采用差分结构提供真正的高阻抗输入,并可抑
制输入端的共模信号。ADAS3022架构无需任何额外输入
缓冲器(运算放大器),而使用开关电容逐次逼近型寄存器
(SAR)模数转换器(ADC)时,通常需要用这些输入缓冲器来
进行输入信号调理,并驱动ADC输入。
ADAS3022
典型应用连接图
表6. 输出码和理想输入电压
描述
FSR − 1 LSB
中间电平 + 1 LSB
中间电平
中间电平 − 1 LSB
−FSR + 1 LSB
−FSR
差分模拟输入,
VREF = 4.096 V
数字输出码(二进制补码,
十六进制数)
(32,767 × VREF)/
(32,768 × PGIA增益)
VREF/(32,768 × PGIA
增益)
0
−(VREF/(32,768 × PGIA
增益))
−(32,767 × VREF)/
(32,768 × PGIA增益)
−VREF × PGIA增益
0x7FFF
如图54所示,ADP1613用于低成本SEPIC-Ćuk拓扑,是
ADAS3022在外部5 V电源供电情况下,为其提供20 mA时所
需±15 V稳定电源以及最大值为3 mV的低输出纹波的理想选
择。ADP1613尽可能地减少了外部元器件数目,并且具有
超过86%的效率,因此它能满足ADAS3022的规格要求。有
关此测试设置的完整信息,请参见电路笔记CN-0201。
0x0001
0x0000
0xFFFF
0x8001
0x8000
D2
+
L2
47µH
COUT3
4.7µF
C2
1µF
+
1.78Ω
RFILT
L1
47µH
+5V
CIN +
1µF
50kΩ
ADP1613
+
L3
1µF
COMP
CC2
10pF
R C1
100kΩ
+15V
COUT1 + COUT2 +
1µF
2.2µF
REN
ENABLE
C C1 +
12nF
C1
1µF
RB0
1Ω
VDDH
DIFF DIFF
PAIR COM
R S1
0Ω
IN0/IN1
SS
IN2/IN3
FB
FREQ
IN4/IN5
EN
VIN
IN6/IN7
GND
SW
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
CSS +
1µF
PD
CNV
PGIA
MUX
PulSAR
ADC
SCK
DIN
SDO
TEMP
SENSOR
REFIN
BUF
REF
VSSH
AGND DGND
REFx
+5V
+5V
4.096V
+
–
RF1B
47.5kΩ
AD8031
图54. 完整的5 V、单电源、8通道多路复用数据采集系统,集成PGIA
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BUSY
CS
–15V
RF2
4.22kΩ
RESET
LOGIC/
INTERFACE
AUX–
Z1
DNI
VIO
ADAS3022
COM
AUX+
CV5 + RS2
1µF
DNI
AVDD DVDD
ADR434
10516-200
VIN = +5V
+
D1
ADAS3022
模拟输入
输入结构
ADAS3022在IN[7:0]和COM之间,以及通道对的IN[7:0]+和
IN[7:0]−之间采用差分输入结构。各通道针对COM输入的
采样均相同,以便IN[7:0]输入端具有相同的电压。因此,
可使得选定的匹配通道或全部通道均参考相同的公共点。
由于所有输入都以差分方式采样,因此ADAS3022可提供
真正的高共模抑制,而通常分立式系统需要使用额外的仪
表放大器或差分放大器才能实现这一特性。
图55显示了模拟输入的等效电路。内部二极管为模拟输入
提供针对高压电源(VDDH和VSSH)的ESD保护(IN[7:0]和
COM)。切记,模拟输入信号决不能超过供电轨0.3 V以上,
否则会造成二极管正偏,并开始传导电流。注意,如果使
用了辅助输入对(AUX±),则二极管仅针对电压较低的电源
AVDD (5 V)和系统模拟地提供ESD保护,因为这些输入直接
与内部SAR ADC电路相连。
注意,由于ADAS3022能够采用任何输入类型,比如双极
性差分(反相或同相)、双极性单端或伪双极性等,因此重
要的是,需设置PGIA以充分利用器件允许的输入范围。
表7描述了每个差分输入范围和对应的LSB大小、PGIA位设
置以及PGIA增益。
表7. 差分输入范围、LSB大小和PGIA设置
差分输入范围,
INx+ − INx− (V)
±24.576
±20.48
±10.24
±5.12
±2.56
±1.28
±0.64
LSB (μV)
750
625
312.5
156.3
78.13
39.06
19.53
PGIA位
000
111
001
010
011
100
101
PGIA增益
(V/V)
0.16
0.2
0.4
0.8
1.6
3.2
6.4
共模工作范围
差分输入共模电压(VCM)范围根据所选最大输入范围和高电
压电源的变化而改变(VDDH和VSSH)。注意,任何输入引
脚(见“技术规格”部分)的额定工作输入电压相对于VDDH
和VSSH电源都需要具有2.5 V的裕量;因此,
VDDH
IN[7:0]
OR COM
MUX
PGIA
CPIN
VSSH
(VSSH + 2.5 V) ≤ INx/COM ≤ (VDDH − 2.5 V)
AVDD
本部分内容提供针对各种输入信号进行PGIA设置的一些示
例。注意,ADAS3022将始终计算IN+和IN−信号的差值。
10516-008
CPIN
AGND
图55. 等效模拟输入电路
零共模、全差分、反相信号
对于一对零共模20.48 V p-p差分反相信号而言,其输入端的最
大差分电压为±20.48 V,并且PGIA增益配置应当设置为111。
超出绝对最大额定值的电压可能导致ADAS3022永久性损
坏(见表4)。
+10.24V
可编程增益
–10.24V
ADAS3022集成可编程增益仪表放大器,具有7种可选电压
范围(±0.64 V、±1.28 V、±2.56 V、±5.12 V、±10.24 V、
±20.48 V和±24.576 V),支持几乎所有的直接传感器接口。
PGIA设置由一对输入上的最大绝对差分输入电压确定(例
如,INx+至INx−,或INx+至COM)。上电与默认条件预设
为±20.48 V (PGIA = 111)输入范围。
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INx+
INx+
20.48V p-p
ADAS3022
INx–
20.48V p-p
INx–
图56. 零共模差分反相输入
10516-009
AUX+
OR AUX–
ADAS3022
非零共模全差分反相信号
对于一对非零共模(本例中,直流共模电压为7 V)5.12 V p-p
差分反相信号而言,其输入端的最大差分电压为±5.12 V(抑
制直流共模电压),并且PGIA增益配置应当设置为010。
消除INx+和INx−之间的直流失调,以产生在地检测周围对
称的单极性输入电压。本例中,输入端上的差分电压从未
超过±0.64 V,并且针对1.28 V p-p范围的PGIA增益配置为101。
这种情况使用可供传递函数使用的所有代码,充分利用了
器件允许的差分输入范围。
INx+
VCM = 7V
VCM
0V
5.12V p-p
INx–
INx–
图60. 更好的单端配置—使用全部代码
对于一对零共模10.24 V p-p差分同相信号而言,其输入端
的最大差分电压为±10.24 V,并且PGIA增益配置应当设置
为001。
ADAS3022集成高电压、高性能、低电荷注入的多路复用
器以及总共9路输入(IN[7:0]和COM)。ADAS3022可使用配
置寄存器中的Inx和COM位,实现8个输入通道(IN[7:0])和
COM中任意通道之间的差分输入,或实现最多4个输入对
的配置方式。图61显示针对单端或差分,配置模拟输入的
各种方法。详情请参见“配置寄存器”部分。
10.24V p-p
INx–
10.24V p-p
INx–
10516-011
ADAS3022
0V
图58. 非零共模差分同相输入
非零直流失调单端信号(非对称)
由于输入端的最大差分电压为12 V p-p,并且传递函数仅用
了一半的代码,则当具有6 V直流电平转换特性的12 V p-p信
号连接其中一个输入(INx+),同时信号的直流地检测与INx
−或COM相连时,±24.576 V范围下的PGIA增益配置为000。
INx+
VOFF
0V
INx+
12V p-p
ADAS3022
VOFF
INx–
INx–
10516-012
+12V
注意,由于4.096 V的基准电压以及PGIA的缩放比例,本例
中的电压并非整数值。
多路复用器
INx+
–5.12V
ADAS3022
INx–
零共模差分同相信号
INx+
1.28V p-p
–0.64V
图57. 非零共模差分反相输入
+5.12V
INx+
INx+
+0.64V
ADAS3022
10516-013
INx–
10516-010
INx+
5.12V p-p
图59. 典型单端单极性输入—仅使用一半代码
0 V直流失调单端信号(对称)
与非零直流失调单端信号(非对称)中的示例相比,则如果
可行的话,对于单端信号而言,更好的解决方案是尽可能
模拟输入可配置为:
• 图61 A:IN[7:0]参考系统地。
• 图61 B:IN[7:0]具有公共参考点。
• 图61 C:IN[7:0]为差分对。对于差分对而言,COM = 0。
正通道采用Inx进行配置。如果Inx为偶数,则使用IN0、
IN2、IN4和IN6。如果INx为奇数,则使用IN1、IN3、
IN5和IN7,如图61C括号中的通道所示。例如,对于正
通道为IN0的IN0/IN1对,INx = 0002。对于正通道为IN5
的IN4/IN5对,INx = 1012。请注意,当使用通道序列器
(详见“按需转换模式”部分),正通道始终为IN0、IN2、
IN4和IN6。
• 图61 D:输入配置为以上配置的任意组合(表明ADAS3022可
以动态配置)。
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ADAS3022
IN0+
IN0
IN0+
IN0
IN1+
IN1
IN1+
IN1
IN2+
IN2
IN2+
IN2
IN3+
IN3
IN3+
IN3
IN4+
IN4
IN4+
IN4
IN5+
IN5
IN5+
IN5
IN6+
IN6
IN6+
IN6
IN7+
IN7
IN7+
IN7
COM–
A—8 CHANNELS,
SINGLE-ENDED
B—8 CHANNELS,
COMMON REFERENCE
IN0
IN0+ (–)
IN0
IN0– (+)
IN1
IN0– (+)
IN1
IN1+ (–)
IN2
IN1+ (–)
IN2
IN1– (+)
IN3
IN1– (+)
IN3
IN2+ (–)
IN4
IN2+
IN4
IN2– (+)
IN5
IN3+
IN5
IN3+ (–)
IN6
IN4+
IN6
IN3– (+)
IN7
IN5+
IN7
C—4 CHANNELS,
DIFFERENTIAL
• 驱动器放大器所产生的噪声必须足够低,以保证
ADAS3022的SNR和转换噪声性能。来自放大器的噪声
由ADAS3022模拟输入电路或者外部滤波器(如有)进行滤
波。ADAS3022的SAR ADC内核典型噪声为35 µV rms
(VREF = 4.096 V),因此放大器引起的SNR性能降低为:
COM
IN0+ (–)
COM
对于无法直接驱动AUX±的系统,则需使用适当的运算放
大器缓冲器,以保证ADAS3022的性能。驱动器放大器必
须满足以下要求:
COM–
SNRLOSS
COM
D—COMBINATION
10516-014
COM
驱动放大器选择
图61. 多路复用模拟输入配置
通道序列器
ADAS3022包括一个通道序列器,可用于重复扫描通道。
更多信息参见“按需转换模式”部分。


35
= 20 log 

π
2
2
 35 + f −3dB (Ne N )
2

其中:
f−3dB为ADAS3022 SAR ADC内核的输入带宽(8 MHz),单
位为兆赫,或者是输入滤波器(如有)的截止频率。
N为放大器的噪声增益(例如,缓冲器配置时为1)。
eN为运算放大器的等效输入噪声电压,单位为nV/√Hz。
• 对于交流应用,驱动器的THD性能应与ADAS3022相当。
• 模拟输入电路必须使电容阵列以16位水平(0.0015%)建立
满量程阶跃。在放大器的数据手册中,更常见的是规定
0.1%至0.01%的建立时间。这可能与16位水平的建立时
间显著不同,因此选择之前应进行验证。
辅助输入通道
表8. 推荐的驱动放大器
ADAS3022集成辅助输入通道对(AUX+和AUX−),可旁路
多路复用器和PGIA级,允许需要使用专用通道对的应用直
接访问SAR ADC内核。如前所述,由于多路复用器和PGIA
级(而非低压ADC内核)使用了高压电源,因此输入仅具有
AVDD和AGND保护功能。
放大器
ADA4841-1, ADA4841-2
ADA4897-1, ADA4897-2
AD8655
AD8021, AD8022
OP184
AD8605, AD8615
当驱动电路的源阻抗较低时,可以直接驱动AUX±输入。
高源阻抗会显著影响交流特性,特别是THD。直流性能参
数对输入阻抗的敏感度相对较低。最大的源阻抗取决于可
容许的总谐波失真(THD)。THD性能下降程度是源阻抗和
最大输入频率的函数。






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典型应用
极低噪声、小尺寸、低功耗
极低噪声、低频和高频
5 V单电源、低噪声
极低噪声、高频
低功耗、低噪声、低频
5 V单电源、低功耗
ADAS3022
基准电压输出/输入
ADAS3022允许通过片内缓冲器/放大器选择内部基准电压
源或外部基准电压源,或使用外部电压源。
ADAS3022的内部基准电压源提供出色的性能,可以用于
几乎所有应用。可通过内部基准电压源使能位(REFEN)和
REFIN引脚,设置基准电压源选择模式,如本部分内容所
述。REF1和REF2必须在外部连在一起。
可产生主要的系统基准电压。由于REFIN = 2.5 V,因此主
要的系统基准电压为REF1和REF2的4.096 V输出电压。
就本配置而言,如图63所示连接外部基准电压源。由于内
部缓冲器以动态方式处理ADAS3022的基准电压源,因此
任何2.5 V的基准电压,包括那些具有低功耗、低漂移和小
尺寸封装等特性的器件,均可用于此配置。
0.1µF
0.1µF
10µF
内部基准电压源
10µF
0.1µF
REFERENCE
SOURCE = 2.5V
10µF
精确的内部基准电压源经过工厂调整,适合大部分应用。
内部基准电压输出经过调整后达到预期的4.096 V,初始精度
为±8 mV。基准电压还经过温度补偿,典型温漂为±5 ppm/°C。
使用内部基准电压源时,ADAS3022应按照图62所示进行
去耦。注意,需要进行REF1和REF2连接,以及适当的
REFIN输出去耦和RCAP内部调节电源。
0.1µF
10µF
REFN
REF2
REFN
0.1µF
10µF
REF1 REFN
ADAS3022
REF1 REFN
REFIN
RCAP
1µF
BAND
GAP
ADAS3022
RGND
图63. 使用内部缓冲器的外部基准电压源
外部基准电压源
对于需要精确、低漂移、4.096 V基准电压的应用,则需使用
外部基准电压源。
该 选 项 要 求 禁 用 内 部 缓 冲 器 (将 REFEN置 位 为 0, 并 将
REFIN驱动或连接至AGND),因此需要硬件和软件两种控
制。若驱动REF1和REF2引脚但却没有禁用内部缓冲器,
则会导致驱动放大器中的源电流/吸电流冲突。
可通过一个低阻抗缓冲器(例如AD8031或AD8605),将用
作主要系统基准电压的4.096 V精密电压源与REF1和REF2相
连,如图64所示。推荐使用的基准电压源包括ADR434、
ADR444和ADR4540。
REFIN
BAND
GAP
RGND
REFERENCE
SOURCE = 4.096V
RCAP
1µF
0.1µF
10516-016
0.1µF
10µF
REF2 REFN
10516-017
REFN
将CFG寄存器中的REFEN位置1(默认值)则使能内部基准电
压源,并可在REF1和REF2引脚上产生4.096 V电压;该输出
电压用作主要的系统基准电压。未经缓冲的2.5 V(典型值)带
隙电压输出至REFIN引脚,需采用10 µF和0.1 µF的电容对其
进行外部并联去耦,以降低输出端噪声。REFIN的电流输
出有限,如果后接一个适当的缓冲器,如AD8031等,则它
可以用作一个源。注意,由于内部放大器使用固定增益,
REFIN输出过高会导致4.096 V系统基准电压的下降。
10µF
图62. 4.096 V内部基准电压源连接
REFN
0.1µF
10µF
REF2 REFN
REF1
REFIN
外部基准电压源和内部缓冲器
将REFEN置位为0便可禁用内部带隙基准电压源,允许用
户向REFIN引脚提供外部基准电压(典型值为2.5 V)。内部缓
冲器保持使能状态,因此无需使用外部缓冲器放大器,即
ADAS3022
BAND
GAP
RGND
RCAP
1µF
10516-018
当采用通用系统基准电压源,或者要求具有更佳的漂移性
能时,则需使用外部基准电压源和内部缓冲器。
图64. 外部基准电压源
若使用运算放大器作为外部基准电压源,则在驱动容性负
载方面需多加留意。运算放大器的容性负载通常指放大器
在交流应用中勉强保持稳定的能力,但也适用于运行在直
流应用中的放大器,如基准电压源。记住,针对基准电压
引脚的位判断过程对基准电压源动态可见,因此可能需要
进行超出本数据手册范围的进一步分析。
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ADAS3022
基准电压源去耦
电源
对于“基准电压输入/输出”部分所描述的任何基准电压源拓
扑,ADAS3022的REF1和REF2基准电压引脚具有动态阻抗,因
此无论引脚用于输入或输出,都需要进行充分去耦。这种
去耦通常是这样完成的:将低ESR电容分别连接REF1和
REF2,并与伴随的REFN回流路径相连。建议“基准电压输
入/输出”部分描述的全部基准电压源拓扑都使用1206尺寸
的X5R陶瓷芯片电容进行去耦。
ADAS3022使用5种电源:AVDD、DVDD、VIO、VDDH和
VSSH(见表9)。注意,由于ACAP、DCAP和RCAP电源是片
内电源调节器的输出,因此表9中有关这些电源的信息仅
供参考。有关EVAL-ADAS3022EDZ如何产生这些电源的更
多信息,请参考UG-484。
表9. 电源
基准电压源去耦电容的位置对系统性能有很大的影响。去
耦电容与ADAS3022应位于同一侧,并利用粗PCB走线将去
耦电容安装在REF1和REF2引脚附近。将返回路径路由至
REFN输入端,该输入连接至系统的模拟接地层。当需要
连接内部PCB层的时候,应利用尽可能多的通孔和过孔,
以减小回流路径到地的电阻。
REFN和RGND输入应以能达到的最短距离,与系统模拟接
地层相连;最好能利用几个过孔,与焊盘相邻。常见的错
误是把这些走线路由至与系统地相连的独立走线。这可能
会产生噪声,进而影响LSB灵敏度。为了不产生这类噪
声,强烈建议使用带有接地层的多层PCB,而非单面或双
面电路板。有关EVAL-ADAS3022EDZ的PCB布局的更多信
息,请参见UG-484。
功能
5 V模拟内核
5 V数字内核
数字输入/输出
VDDH
VSSH
ACAP
DCAP
RCAP
正高电压
负高电压
2.5 V模拟内核
2.5 V数字内核
2.5 V模拟内核
AVDD和DVDD分别为ADAS3022的模拟和数字内核供电。
这些电源需要足够的去耦,每个电源上至少包括一个10 μF
电容和100 nF电容。100 nF电容应尽可能靠近ADAS3022。
为了减少所需电源的数量,DVDD可以通过一个简单的RC
滤波器(连接在AVDD与DVDD之间)从模拟电源供电,如图
65所示。
VIO是可变数字输入/输出电源,能够与范围为1.8 V和5 V
(DVDD电源最大值)的逻辑电平直接接口。为了减少所需
电源数目,当DVDD通过RC滤波器从模拟电源供电时,作
为替代方案,VIO还可与DVDD相连。建议使用的低压差
调节器有:ADP3334、ADP1715和ADP7102/ADP7104,可
针对AVDD、DVDD和VIO电源使用。
基准电压源温度系数(TC)会直接影响系统的满量程精度,
因此,在满量程精度非常重要的应用中,必须特别注意温
度系数。例如,基准电压源±15 ppm/°C的温度系数将使满量
程精度以±1 LSB/°C的幅度改变。
20 Ω
ANALOG
SUPPLY
+5V
10µF
100nF
+15V
+5V DIGITAL
SUPPLY
10µF
AVDD AGND
10µF
100nF
1.8V TO 5V
DIGITAL I/O
SUPPLY
VIO
ADAS3022
100nF
10µF
DGND
VSSH
10516-020
100nF
100nF
DVDD DGND
VDDH
10µF
是否需要
需要
需要,可连接AVDD
需要,可连接DVDD以
获得5 V电压电平
需要,+15 V典型值
需要,−15 V典型值
不需要,片内集成
不需要,片内集成
不需要,片内集成
内核电源
对于使用多个ADAS3022器件或其它PulSAR ADC的应用,
使用内部基准电压缓冲器缓冲外部基准电压会更有效,这
样能降低SAR转换串扰。
–15V
名称
AVDD
DVDD
VIO
图65. ADAS3022电源连接
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ADAS3022
高压电源
器件需要高压双极性电源VDDH和VSSH,这些电源至少应
比最大输入大2.5 V。例如,差分输入范围为±24.576 V时,
电源应当具有±15 V的裕量。这些电源还需要足够的去耦,
每个电源上至少包括一个10 μF电容和100 nF电容。
功耗模式
ADAS3022提供两种功耗模式:完全工作模式和关断模式。
完全工作模式
在完全工作模式下,一旦建立了所有内部偏置电流,
ADAS3022便会执行转换。
省电模式
为了尽量减少器件空闲时的工作电流,可通过拉高PD输入,
将器件置于完全关断模式下。这样,ADAS3022便进入了
深度休眠模式,此时器件忽略CNV事件,数字接口无效。
有关时序的详细信息,请参考“复位和关断(PD)输入”部分。
深度休眠模式中,内部调节器(ACAP、RCAP和DCAP)和
基准电压源也处于关断状态。若要再次进入工作模式,则
需拉低PD。注意,器件在能够以额定性能工作前,基准电
压源必须对外部储能电容充电,并为其分配一定的建立时
间。将PD和RESET从高电平拉回低电平还可使ADAS3022
的数字内核(包括CFG寄存器)复位到默认状态。因此,在
置位PD前,必须向器件重新写入需要使用的CFG内容,并
且器件恢复编程配置的工作状态之前必须完成两次伪转换。
转换模式
ADAS3022提供两种转换模式,以满足不同的应用。可通
过转换模式选择位(CMS,CFG寄存器的位1)设置器件的
模式。
Warp模式(CMS = 0)
当需要1 MSPS的总吞吐速率时,可将CMS置位为0。然而,
在这种模式下,两次转换之间的最大时间间隔有所限制。
如果超过了这一最大时间间隔,则可能导致转换结果损坏。
因此,此模式比较适合连续采样的应用。
正常模式(CMS = 1,默认值)
对于总吞吐速率最大值为900 kSPS的所有应用而言,可将CMS
置位为1。这种模式下,针对两次转换之间的最大时间间
隔不存在任何限制。对异步RESET进行置位后,默认条件
下器件采用此模式工作。正常模式和Warp模式的主要区别
在于BUSY时间的不同;相比Warp模式,正常模式下的
tQUIET数值略大。
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ADAS3022
数字接口
ADAS3022数字接口由异步输入、BUSY指示器以及用于回
读转换结果和编程配置寄存器的4线式串行接口组成。
该接口使用3个异步信号(CNV、RESET和PD),以及一个
由CS、SDO、SCK和DIN组成的4线式串行接口。在某些应
用中,还可将CS连接至CNV。
转换结果通过串行数据输出引脚SDO提供,并且16位配置
字CFG可通过串行输入引脚DIN进行编程。该寄存器控制
的设置包括:需要进行转换的通道、可编程增益设置以及
基准电压源的选择(更多信息参见“配置寄存器”部分)。
BUSY下降沿—转换结束(EOC)
EOC事件以BUSY返回低电平的方式表示,可用于执行主
机中断。此外,EOC选通进出ADAS3022的数据。若当前
转换结果没有在下一个EOC事件开始之前读取,则数据丢
失。另外,如果没有在EOC之前完成CFG更新,则CFG字
被丢弃,当前配置对将来的转换仍然有效。这种流水线的
处理方式可确保ADAS3022具有足够的时间以标称的16位
精度获取下一个样本。
转换时序
有关转换过程的详细时序图见图66。
在CNV输入时启动转换。ADAS3022是一款完全异步的器
件,根据转换模式不同,它可在直流到1 MHz范围内的任意
频率下进行转换。
tCYC
SOC
(n)
CNV上升沿—转换开始(SOC)
虽然CNV是一个数字信号,但设计时应特别注意,应当采
用快速、干净的边沿以及过冲、欠冲、振铃尽可能小的电
平。CNV走线应该用地屏蔽,并在驱动此线路的器件输出
端附近增加一个低阻值(例如50 Ω)的串行电阻。此外,必须
小心避免采样时刻附近出现数字活动,因为这类活动会降
低SNR性能。
tQUIET
tDDC
tDAC
tDDCA
CNV
BUSY
SAFE
CONVERSION
ACQUISITION
QUIET
(n + 1)
(n)
(n)
(n + 1)
XXX
XXX
tACQ
tCCS
ADAS3022执行转换并且BUSY输出为高电平时,该器件使
用的是独特的二相转换过程,允许安全的数据访问和静默
时间。
CNV信号在CS引脚上去耦,允许同一个处理器控制多个
ADAS3022器件。针对SNR性能至关重要的应用,CNV信
号源的抖动应非常低。可以使用专用振荡器来产生,或者
用高频、低抖动时钟为CNV提供时钟。对于抖动容差较大
或需要使用单个器件的应用,CNV可连接CS。有关采样时
钟抖动和孔径延迟的更多信息,请参见指南MT-007“孔径
时间、孔径抖动、孔径延迟时间——正本清源”。
SOC
(n + 1)
tCBD
tAD
tCH
CNV的上升沿将ADAS3022的状态从跟踪模式改变为保持
模式,这便是启动转换所需的全部条件了。所有转换定时
时钟都由内部产生。启动转换后,ADAS3022忽略CNV线
路上的其它事件(由吞吐速率控制)直至完成转换;只有关
断(PD)或RESET引脚才能中断转换。
EOC
(n)
tCONV
tCCS
CS
DATA
(n – 1)
SDO
DIN
x
CFG
(n + 2)
DATA
(n)
x
CFG
(n + 3)
x
10516-022
转换控制
图66. 基本转换时序
寄存器流水线
为了保证所有的CFG都是在已知的安全时刻针对各种电路
器 件 完 成 更 新 , 异 步 数 据 将 通 过 EOC事 件 被 同 步 到
ADAS3022时序引擎。这种同步过程会在更新CFG寄存器
设置以及将配置应用到转换的这段时间内产生一个固有延
迟。该流水线在当前转换(n)结束时开始,其在CFG设置生
效前,由二级深延迟组成(图66中表示为(n + 2)。这表示,
两次SOC和EOC事件必须在设置(即新通道、新增益等新的
设置)生效前完成。注意,下文的数字部分亦采用(n)、(n + 1)
等这种命名法,以简化叙述。
转换结束后即不再有流水线过程,但在回读数据之前流水
线依然存在。
复位和关断(PD)输入
异步RESET和PD输入可分别用于ADAS3022器件的复位和
关断。详细时序见图67。
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ADAS3022
若器件从关断模式或复位模式返回正常模式时未使用默认
CFG,则对tACQ没有要求;由于必须满足二级深延迟的流
水线要求,以便将器件重新配置为所需设置,因此上电后
的头两次转换为未定义/无效转换。
n
RESET/
PD
tDIS
SDO
n–2
CFG
x
n+1
tEN
n–1
x
n+2
tDIS
SCK
tSDOH
tEN
tSDOD
SDO
(MISO)
DIN
(MOSI)
tDINS
tDINH
图68. 串行时序
x
x
NOTES
1. WHEN THE PART IS RELEASED FROM RESET, tACQ MUST BE MET FOR
CONVERSION n IF USING THE DEFAULT CFG SETTING FOR CHANNEL IN0.
WHEN THE PART IS RELEASED FROM POWER-DOWN, tACQ IS NOT REQUIRED,
AND THE FIRST TWO CONVERSIONS, n AND n + 1, ARE UNDEFINED.
10516-023
SEE NOTE
将CPHA置位为1,则不仅在CS置位时,亦可在第一个SCK
下降沿之后输出MSB。随后的SCK下降沿以MSB – 1、MSB – 2
(以此类推)的方式输出位。可在符号扩展应用中使用此模式。
CS
图67. RESET和PD时序
SCK
串行数据接口
ADAS3022采用简单的四线式接口,兼容FPGA、DSP和通
用串行接口,例如SPI、QSPI和MICROWIRE™。接口使用
CS、SCK、SDO和DIN信号。串行接口的详细时序见图68。CS
置位时SDO激活。转换结果输出至SDO,并且在SCK下降
沿更新。如果需要,可在串行数据输入(DIN)上同步更新
16位CFG字。时钟相位选择位(CPHA,位0)的状态决定
MSB是否在第一个时钟再次输出,或MSB – 1位是否在SDO
于EOC之后激活时输出。
2
1
15
16
SDO
CPHA = 0
MSB
MSB – 1
MSB – 2
LSB + 1
LSB
MSB
SDO
CPHA = 1
MSB
MSB
MSB – 1
LSB + 2
LSB + 1
LSB
10516-025
CS
tSCKH
将CPHA设置为0可在CS置位时输出MSB。随后的SCK下降
沿以MSB – 1、MSB – 2(以此类推)的方式输出位。这种模式
可用于受限于16个时钟边沿的主机,因为第一个下降(或上
升)沿可用来锁存数据。
n–1
BUSY
tSCKL
CS
时钟相位选择位(CPHA,位0)可在转换结束后,设置SDO
转换结果的第一位(见图69)。
SEE NOTE
CNV
n–1
tSCK
CPHA
tACQ
tRH
注意,图67和图68中的SCK为空闲高电平。SCK空闲时可
以是高电平或低电平,要求系统开发人员设计一个接口,
满足SDO以及DIN的建立与保持时间要求。
10516-024
RESET或PD的上升沿可中断转换过程,并将SDO变为高阻
抗,无论CS电平如何。注意RESET有一个最小脉宽(高电平
有 效 )时 间 , 用 于 将 ADAS3022设 为 复 位 状 态 。 有 关
ADAS3022从复位状态回到正常状态的默认CFG设置,请
参见“配置寄存器”部分。如果RESET解除置位(逻辑0)后采
用默认设置,则为了使转换结果有效,必须经过数值等于
采集时间(tACQ)的间隔后,CNV才可解除置位。若启动转
换,则转换结果将损坏。此外,上一次转换的输出数据在
复位时清零。在启动新的转换之前试图访问数据结果则会
导致结果无效。
图69. CPHA详解
SCK下降沿采样
为了达到最高的数据传输速率,只要有足够的保持时间(不
超过tSDOH),主机都应当在SCK下降沿进行采样(见图68)。
使用该方法时,应在安全转换时间内进行数据传送(tDDC)。
由于此时间值是固定的,因此将数据读取或写入的时间延
长至静默转换阶段(tQUIET)可能导致数据损坏。但是,对于
需要时间略长的系统,则可使用tDDCA(转换期间的额外数据)。
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ADAS3022
SOC
SCK上升沿采样(替代边沿)
tAD
tDDC
CNV
BUSY
EOC
tQUIET
n
n+2
n+1
n
n+1
CS
SDO
n–1
n
DIN
n+2
n+3
10516-026
由于主机较慢,这些主机的总数据传输时间可能大于tDDC,因
此SPI或其它替代边沿传输通常需要更多时间访问数据。这
种情况下,从tQUIET到下一个CNV上升沿的时间(通常称为
转换后的数据访问时间tDAC,由用户指定)必须通过降低吞
吐速率(CNV频率)调节,以提供足够的时间。若无法由此
提供足够时间,则可分开进行数据访问,以便使某些数据
的访问在此时间内进行,而其余数据的访问可在下一个
tDDC和tDDCA时间内进行。
tDDCA
SCK
图70. 转换期间的数据访问
CFG回读
可在转换结果后附加一个16 SCK脉冲回读当前转换的相关
CFG结果(见图69)。转换结果的LSB输出后,随后便输出那
次转换相关CFG的MSB。后续SCK下降沿重复转换结果和
CFG字。例如,当CPHA为0时,转换结果的MSB将于第32
个下降沿输出。
转换之后/全程的数据访问—由主机决定的吞吐速率
对于不提供34 MHz或25 MHz SCK速率的主机,由于必须
提高转换后的数据访问时间tDAC以便有更多时间进行数据
访问,因此这类主机达不到最大吞吐速率。本例中,访问
数据有三种方法:
一般考虑因素
• 第一种方法是针对17个SCK边沿的最差情况以及额外的
CS至CNV建立和保持时间,调节tDAC。这种情况下,所
有数据的访问均在tDAC期间执行。使用无法将数据拆分
成字节或其它局部数据脉冲的慢速主机时,这是唯一可
行的方法。
• 第二种方法是将数据拆分成脉冲,一部分在当前转换的
tDAC期间进行传输,其余部分在下次转换的tDDC期间进行
传输。注意CS可在整个CNV上升阶段保持低电平;但
进行输入采样时应暂停串行时钟活动。
• 第三种方法是使用第二种方法并添加额外的tDDCA时间;
同样,在此之后不可有任何数字活动,以防破坏当前转
换。
由于访问数据的时间在一定程度上有所限制,因此下文给
出一些有助于确定ADAS3022吞吐速率或CNV频率,以及
串行接口详细参数的准则。注意,图70至72中的tAD仅供参
考,表示没有数字活动情况下的时间,因为在采样之前以
及刚结束采样时不应发生这类活动。
转换期间的数据访问—最大吞吐速率
每通道的最大吞吐速率主要由主机的最大SCK周期决定。
ADAS3022以1 MSPS的最大吞吐速率运行时,具有几乎对称
的安全数据和静默时间周期(均为大约500 ns,见表70)。因
此,tDDC基本上是固定的,并且提供主机访问数据的时间
仅为大约500 ns。注意,图70中的tAD仅供参考,表示没有数
字活动情况下的时间,因为在采样边沿期间不应发生这类
活动。对于17 SCK边沿的最差情况而言,要达到1 MSPS总
吞吐速率所需的最小SCK频率(CNV上升沿间隔1 µs)为:
f
SCK
≥
17
≥ 34 MHz
t AD + t DDC
虽然在tDDCA期间传输数据可获得更多的数据访问时间,但
不建议这么做,因为ADAS3022在这段时间内具有敏感的
位判断性能。如果使用了tDDCA,则SCK频率为:
f
SCK
≥
无论哪种方法,如果潜在吞吐速率模式(CMS = 0)的最高速
度超过了两次转换之间的时间间隔tCYC,则会降低转换结
果的精度。这种情况下,必须选择完全异步模式(CMS = 1,
详见“转换模式”部分)。
图71显示所有三种方法的基本时序图。对于(n)次转换而
言,数据将于完成第(n)次转换后回读,其余数据将在(n + 1)
次转换时进行回读。
17
≥ 25 MHz
t AD + t DDC + t DDCA
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.
ADAS3022
SOC
EOC
tAD
tDAC
tDDCA
SOC
通用时序
tDDC
图72为通用时序图,显示完整的转换和回读流水线延迟寄
存器。图中显示了上电后,或者从完全关断状态恢复(通过
PD输入)后的详细时序图。图73和图74分别显示了“转换时
读取(RDC)”模式和“转换后读取(RAC)”模式的数据读取通
用时序图(仅使能辅助ADC输入通道对)。
CNV
n
BUSY
n+1
tCCS
n
n+1
CS
SDO
x
x
n+2
n
n+3
x
n+3
10516-027
DIN
n
n–1
SCK
图71. 全程转换期间的数据访问
tACQ
tCYC
EOC
SOC
SOC
EOC
tQUIET
tDDC
POWER
UP
CONVERSION (n – 1)
UNDEFINED
PHASE
NOTE 1
ACQUISITION (n + 1)
UNDEFINED
CONVERSION (n)
UNDEFINED
ACQUISITION (n)
UNDEFINED
tDAC
NOTE 2
NOTE 1
CONVERSION (n + 1)
UNDEFINED
CNV
BUSY
tDDCA
NOTE 5
NOTE 2
tAD
NOTE 4
CS
X
SCK
1
16/32
NOTE 3
1
16
DIN
CFG
INVALID
CFG (n + 2)
CFG (n + 2)
CFG (n + 3)
SDO
DATA
INVALID
DATA (n – 1)
INVALID
DATA (n – 1)
INVALID
DATA (n)
INVALID
EOC
EOC
ACQUISITION
(n + 2)
PHASE
DATA (n)
INVALID
EOC
ACQUISITION
(n + 3)
CONVERSION
(n + 2)
CFG (n + 3)
ACQUISITION
(n + 4)
CONVERSION
(n + 3)
CONVERSION
(n + 4)
CNV
BUSY
CS
16
1
16
1
DIN
CFG (n + 4)
CFG (n + 4)
CFG (n + 5)
CFG (n + 5)
CFG (n + 6)
CFG (n + 6)
SDO
DATA (n + 1)
INVALID
DATA (n + 1)
INVALID
DATA (n + 2)
DATA (n + 2)
DATA (n + 3)
DATA (n + 3)
NOTES
1. DATA ACCESS CAN OCCUR DURING A CONVERSION ( tDDC ), AFTER A CONVERSION (tDAC ), OR BOTH DURING AND AFTER A CONVERSION.
THE CONVERSION RESULT AND THE CFG REGISTER ARE UPDATED AT THE END OF A CONVERSION (EOC).
2. DATA ACCESS CAN ALSO OCCUR UP TO tDDCA WHILE BUSY IS ACTIVE (SEE THE DIGITAL INTERFACE SECTION FOR DETAILS). ALL OF THE BUSY
TIME CAN BE USED TO ACQUIRE DATA.
3. A TOTAL OF 16 SCK FALLING EDGES IS REQUIRED FOR A CONVERSION RESULT. AN ADDITIONAL 16 EDGES ARE REQUIRED TO
READ BACK THE CFG RESULT ASSOCIATED WITH THE CURRENT CONVERSION.
4. CS CAN BE HELD LOW OR CONNECTED TO CNV. CS WITH FULL INDEPENDENT CONTROL IS SHOWN IN THIS FIGURE.
5. FOR OPTIMAL PERFORMANCE, DATA ACCESS SHOULD NOT OCCUR DURING THE SAMPLING EDGE. A MINIMUM TIME
OF THE APERTURE DELAY (tAD) SHOULD ELAPSE PRIOR TO DATA ACCESS.
图72. 一般时序图
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10516-228
1
SCK
ADAS3022
SOC
EOC
tAD
tQUIET
CNV
n
BUSY
n+2
n+1
n
n+1
n+2
CS
n
n+2
DIN
1
SCK
n+1
n+3
16
n+4
16
1
1
10516-252
n–1
SDO
16
图73. AUX输入通道对的通用时序图(RDC)
SOC
EOC
tEN
tAD
tQUIET
CNV
n
BUSY
n+2
n+1
n
n+3
n+3
n+2
n+1
CS
n+3
DIN
SCK
n+1
1
n+2
n+4
16
1
n+5
16
图74. AUX输入通道对的通用时序图(RAC)
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1
16
10516-253
n
SDO
ADAS3022
次伪转换,以便用户指定的CFG设置生效。因此,默认值
为:CFG[15:0] = 0x8FCF。它将ADAS3022设置为:
配置寄存器
配 置 寄 存 器 CFG是 一 个 16位 可 编 程 寄 存 器 , 用 于 选 择
ADAS3022的所有用户可编程选项(见表11)。当数据在第一
个16 SCK上升沿回读时,寄存器加载内容,并在下一个EOC
期间更新。注意,当写入CFG和回读CFG中与当前转换有
关的设置时,总是存在二级深延迟(n + 2)。
•
•
•
•
•
•
•
•
•
当ADAS3022从复位状态(RESET = 高电平)返回工作状态
(RESET = 低电平),器件采用默认的CFG设置。然而,当
ADAS3022从全关断状态(PD = 高电平)返回使能状态(PD =
低电平),器件不采用默认CFG设置,并且至少需要进行两
覆盖CFG寄存器内容
选择参考COM的IN0输入通道
配置PGIA增益为0.20 (±20.48 V)
选择多路复用器输入
禁用内部通道序列器
禁用温度传感器
使能内部基准电压源
选择正常转换模式
选择SPI接口模式
表10. 配置寄存器CFG,默认值 = 0x8FCF (1000 1111 1100 1111)
15
CFG
14
INx
13
INx
12
INx
11
COM
10
RSV
9
PGIA
8
PGIA
7
PGIA
6
MUX
5
SEQ
4
SEQ
3
TEMPB
2
REFEN
1
CMS
0
CPHA
表11. 配置寄存器位描述
位
15
位的名称
CFG
[14:12]
INx
11
COM
10
[9:7]
RSV
PGIA
6
MUX
描述
配置更新。
0 = 保持当前的配置设置。
1 = 覆盖寄存器的内容(默认值)。
以二进制方式选择输入通道。参见“多路复用器”部分。
位14
位13
位12
通道
0
0
0
IN0(默认值)
…
…
…
1
1
1
IN7
IN[7:0]公共通道输入。AUX+和AUX−不参考COM。
0 = 通道参考差分对:IN0/IN1、IN2/IN3、IN4/IN5和IN6/IN7(见“按需转换模式”部分)。
1 = 各通道均参考COM(默认值)。
保留。此位置位或清零都无影响。
可编程增益选择(见“输入结构”部分)。基本序列器模式中,此寄存器配置所有通道的范围。高级序列器模式
中,此寄存器设置IN0 (COM = 1)或IN0/IN1对(COM = 0)的范围。有关独立通道或通道对的PGIA配置,见“高级模
式”部分。
位9
位8
位7
绝对输入电压范围
0
0
0
±24.576 V
0
0
1
±10.24 V
0
1
0
±5.12 V
0
1
1
±2.56 V
1
0
0
±1.28 V
1
0
1
±0.64 V
1
1
0
未使用
1
1
1
±20.48 V(默认值)
多路复用器/辅助通道输入(见“辅助输入通道”部分)。
0 = 选择AUX±输入为有效辅助通道。
1 = 使用所选模拟前端(AFE)通道/通道对(默认值)
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ADAS3022
位
[5:4]
位的名称
SEQ
3
TEMPB
2
REFEN
1
CMS
0
CPHA
描述
通道序列器。允许以IN0至INx的顺序扫描通道。INx是将序列重新设置回IN0之前最后转换的通道,由INx[2:0]
配置位中的通道设置指定(见“按需转换模式”部分)。
位5
位4
功能
0
0
禁用序列器(默认值)
0
1
基本序列扫描期间更新配置
1
0
启动高级序列器
1
1
启动基本序列器
温度传感器使能控制(见“按需转换模式”部分)。
0 = 内部温度传感器使能。
1 = 内部温度传感器禁用(默认值)。
内部基准电压源选择(更多信息请参见“引脚配置和功能描述”、“基准电压输入/输出”部分)。
0 = 禁用内部基准电压源。通过将REFIN拉至地电平,可禁用内部基准电压源缓冲器。
1 = 使能内部基准电压源(默认值)。
转换模式选择(见“转换模式”部分)。
0 = 使用转换间隔时间受限的Warp转换模式。
1 = 使用正常转换模式(默认值)。
MSB选择(见“CPHA”部分)。
0 = 转换结束后置位CS,使SDO上具有MSB,并且第一个SCK下降沿使SDO上具有(MSB − 1)。
1 = 转换结束后置位CS,使SDO上具有MSB,并且第一个SCK下降沿使SDO上重复MSB(默认值)。
按需转换模式
通道序列器禁用时,根据MUX和TEMPB位的设置,如表12
所示,可选择输入通道用于按需转换模式。例如,此模式
下唯一的内部TEMP传感器通道转换可通过设置MUX =
TEMPB = 0而实现。
表12. 输入通道选择
MUX
1
1
0
0
TEMPB
1
0
1
0
当通道序列器使能时,对于所有差分对而言,正端是偶数
通 道 (IN0、 IN2、 IN4和 IN6), 负 端 是 奇 数 通 道 (IN1、
IN3、IN5和IN7)。当通道序列器禁用时,针对所有差分
对,用户可将正端或负端分配至偶数或奇数通道,具体取
决于INx[14:12]设置。例如,假设使用IN0/IN1对时INx
[14:12] = 001,IN1是正输入,IN0是负输入。
每个序列环路总是始于IN0或IN0/IN1,并根据配置字,在
下列任一条件下结束:INx位中设定的最后通道/通道对、
温度传感器,或辅助输入通道。表13提供器件如何响应可
编程配置的快速参考信息。第一种情况下,通道序列器以
重复方式扫描通道IN0至通道IN3。注意,退出序列器时,
最后一次转换遭破坏。
输出
INx[14:12]通道
无效
AUX±输入通道
内部温度传感器通道
通道序列器详情
ADAS3022包括一个通道序列器,能够依序扫描通道。通
道参考COM进行独立扫描,也可成对扫描,还可包括辅助
通道对和/或内部温度传感器测量。ADAS3022完成对最后
一个编程样本的采样后,序列器便复位至第一个通道(IN0)
或通道对(IN0/IN1),并重复该序列,直到序列器被禁用,
或者出现异步RESET或PD信号。
图13. 典型通道序列器示例
INx[14:12]
011
111
11x
111
111
111
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COM
1
1
0
1
1
1
MUX
1
1
1
1
0
0
TEMPB
1
1
1
0
1
0
结束序列
IN3(至COM)
IN7(至COM)
IN6至IN7
TEMPB
AUX±
AUX±
ADAS3022
INx和COM输入(MUX = 1,TEMPB = 1)
序列器模式
若要使用序列中参考COM或INx通道对的独立INx通道,
并且不转换AUX或温度传感器通道,则MUX和TEMPB位
必须置1。序列中需转换的最后一个通道由INx位指定。最
后 那 个 通 道 完 成 扫 描 后 , 下 一 次 转 换 重 新 始 于 IN0或
IN0/IN1。对于成对通道,通道配对取决于INx中设置的最
后一个通道。请注意,成对通道的正输入始终在偶数通道
(IN0、IN2、IN4、IN6)上,负输入始终在奇数通道(IN1、
IN3、IN5、IN7)上。因此,将INx置位为110或111,则扫
描所有成对通道时,正输入提供给IN0、IN2、IN4和IN6。
例如,若要扫描4个单通道,则将INx置位为011,COM置
位为1,以及MUX置位为1;如此设置的顺序即为IN0、
IN1、IN2、IN3、IN0、IN1、IN2和IN3。
ADAS3022有两种序列器模式,可通过SEQ位设置:基本模
式和高级模式。当所有通道都配置为同样的PGIA范围时,
可使用基本模式。高级模式允许使用两个额外的高级序列
寄存器ASR0和ASR1,对独立通道范围进行编程。SEQ位用
于使能序列器。将SEQ置位为01、10或11可指定使用哪种
序列器模式。根据模式不同,基本时序或高级时序可决定
输入DIN的下一个数据。
具有AUX输入的INx和COM输入(MUX = 0,TEMPB = 1)
若要使用独立的INx通道并参考COM或INx通道对,并且
序列中包括AUX输入,则MUX位必须置0,以便将AUX通
道附加到序列末尾(在INx设置的通道完成扫描后)。注意,
AUX是一对输入,而INx通道能够参考COM或INx通道
对。例如,若要扫描4个单通道和AUX输入,则将INx置位
为011,COM置位为1,以及MUX置位为0;如此设置的顺
序即为IN0、IN1、IN2、IN3、AUX、IN0、IN1、IN2、
IN3、AUX,以此类推。
具有温度传感器的INx和COM输入(MUX = 1,TEMPB = 0)
若要将温度传感器转换附加到输入通道序列的尾部,则在
配置字中,TEMPB位必须置位为低电平。注意,温度传感
器需要至少5 µs的转换间隔。数据以标准二进制格式输出。
具有AUX输入和温度传感器的INx和COM输入(MUX = 0,
TEMPB = 0)
温度传感器转换和辅助通道转换都可附加到输入序列的末
尾,只需设置CFG寄存器中的MUX和TEMPB位即可。例
如,若要一次扫描所有相对于COM、温度传感器和辅助输
入的通道,则用户必须将INx置位为111、COM置位为1、
MUX置位为0,以及TEMPB置位为0。其结果便是获得
IN0、IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7、温度传感
器和AUX序列。
注意,对于任意序列器的更新而言,当写入寄存器以使设
置生效时,存在二级深延迟。
基本序列器模式(SEQ = 11)
基本模式可用于所有通道都采用同样PGIA范围的系统。基
本序列器模式中,只需单个CFG字,即可将ADAS3022设
为自动扫描模式。EOC之后用于序列器CFG的第二个转换
将开启序列器。
基本序列CFG更新后,DIN必须在数据回读期间保持低电
平,时间至少为MSB的设定值,否则将更新CFG字,禁用
序列器。
执行序列期间更新(SEQ = 01)
某些CFG设置(比如PGIA和CMS)可在序列执行期间更新。
写入新的CFG字并根据第(n + 2)次转换改变相应位内容,便
可从该时刻开始更新序列器;随后,所有通道均采用新数
值,例如新的PGIA值。注意,针对最后的通道改变INx的
位,或者改变COM,将于(n + 2)次转换时重新初始化序列
器。更实际的方法是使用高级序列器模式,如“高级序列
器模式(SEQ = 10)”部分所述。
高级序列器模式(SEQ = 10)
高级模式可用于针对不同的独立INx输入或成对INx输入,
需要使用不同增益的系统。在此模式中,使用两个额外的
寄存器,对不同增益设置进行编程。使能高级序列器模式
的首个CFG字写入后,ADAS3022的第一个高级序列器寄
存器ASR0或全部两个高级序列器寄存器将收到至少一个额
外的传输数据,具体取决于序列中的通道数目。每个ASR
都需要一次转换和相应的EOC,以便将数据载入器件。用
户无法一次写入所有48位数据,因为传输完整CFG字时,
EOC仅锁存前16位数据并更新。
注意,IN0或IN0/IN1的PGIA设置写入初始CFG寄存器,并
且如果使用INx通道对,则只需使用ASR0。CFG和相关高
级序列器寄存器更新后,DIN必须在后续数据传输期间保
持低电平,时间至少为MSB的设定值,否则将中止高级序
列器模式。
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ADAS3022
表14. 高级序列器寄存器0
表15. 高级序列器寄存器1
位
15
位
15
[14:11]
[10:8]
7
[6:4]
3
[2:0]
功能
ASR0写入使能
0 = CFG之后更新ASR0,用于高级序列器
1 = 进入正常CFG更新
保留
IN1或IN2/IN3 PGIA
保留
IN2或IN4/IN5 PGIA
保留
IN3或IN6/IN7 PGIA
[14:12]
11
[10:8]
7
[6:4]
3
[2:0]
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功能
ASR1写入使能
0 = ASR0之后更新ASR1
1 = 进入正常CFG更新
IN4 PGIA
保留
IN5 PGIA
保留
IN6 PGIA
保留
IN7 PGIA
ADAS3022
外形尺寸
0.30
0.25
0.18
40
31
30
1
0.50
BSC
TOP VIEW
1.00
0.95
0.85
0.45
0.40
0.35
4.60 SQ
4.50
11
20
0.05 MAX
0.02 NOM
COPLANARITY
0.08
0.20 REF
SEATING
PLANE
*4.70
EXPOSED
PAD
21
PIN 1
INDICATOR
10
BOTTOM VIEW
0.25 MIN
FOR PROPER CONNECTION OF
THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATION AND
FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
*COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-VJJD-5
WITH THE EXCEPTION OF THE EXPOSED PAD DIMENSION.
11-22-2013-B
PIN 1
INDICATOR
6.10
6.00 SQ
5.90
图75. 40引脚LFCSP_VQ封装,
6 mm x 6 mm超薄体
(CP-40-15),
尺寸单位:mm
订购指南
型号1
ADAS3022BCPZ
ADAS3022BCPZ-RL7
EVAL-ADAS3022EDZ
1
温度范围
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
封装描述
40引脚引脚架构芯片级封装(LFCSP_VQ)
40引脚引脚架构芯片级封装(LFCSP_VQ)
评估板
Z = 符合RoHS标准的器件。
©2012–2014 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D10516sc-0-2/14(C)
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CP-40-15
CP-40-15
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