ADS892xB 系列 16 位高精度 SAR ADC 核心信息总结

ADS8920B、ADS8922B和ADS8924B （ADS892xB）属于一系列引脚到引脚兼容、高速、单通道、高精度、基于16位逐次逼近寄存器（SAR）的模数转换器（ADC），具有集成基准电压缓冲器和集成低压差稳压器（LDO）。该器件系列包括ADS890xB（20位）和ADS891xB（18位）分辨率变体。
*附件：ads8924b.pdf

ADS89xxB 使用 TI 的增强型 SPI 功能，在保持高分辨率数据传输的同时提高模拟性能。增强型 SPI 使 ADS89xxB 能够在较低的时钟速度下实现高吞吐量，从而简化电路板布局并降低系统成本。增强型 SPI 还简化了数据的时钟输入，因此使该器件成为涉及 FPGA、DSP 的应用的理想选择。ADS89xxB 与标准 SPI 接口兼容。

ADS89xxB具有内部数据奇偶校验功能，可附加到ADC数据输出中。主机使用奇偶校验位进行ADC数据验证，提高了系统可靠性。

特性

• 分辨率：16 位
• 高采样率，无延迟输出：
  • ADS8920B：1-MSPS
  • ADS8922B：500 kSPS
  • ADS8924B：250 kSPS
• 集成LDO支持单电源作
• 低功耗基准电压缓冲器，无下垂
• 优异的交流和直流性能：
  • 信噪比：96.8 dB，总谐波扰：–125 dB
  • INL：±0.25-LSB
  • DNL：±0.2-LSB，16位无缺失码
• 宽输入范围：
  • 单极差分输入范围：±V裁判
  • V裁判输入范围：2.5V至5V
• 单电源、低功耗工作
• 增强型SPI数字接口
  • 接口SCLK：18 MHz，1 MSPS
  • 可配置的数据奇偶校验输出
• 扩展温度范围：–40°C至+125°C
• 小尺寸：4 mm × 4 mm VQFN

参数

方框图

ADS892xB 是德州仪器推出的引脚兼容型 16 位 SAR ADC 系列，包含 ADS8920B（1 MSPS）、ADS8922B（500 kSPS）、ADS8924B（250 kSPS）三个型号，集成基准缓冲器与低压差稳压器（LDO），支持增强型 SPI 接口，封装为 4 mm×4 mm VQFN，兼具低功耗、高精度与单电源供电特性，适配测试测量、医疗成像、工业高精度数据采集等场景。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与采样速率：16 位无丢失码分辨率，采样速率覆盖 250 kSPS-1 MSPS，支持超采样以提升动态范围与测量精度。
• 精度表现：积分非线性（INL）±0.25 LSB（典型值）、最大 ±0.5 LSB；差分非线性（DNL）±0.2 LSB（典型值）、最大 ±0.5 LSB；失调误差典型值 ±0.5 mV，失调温漂 1 μV/°C；增益误差典型值 ±0.005% FSR，增益温漂 3.6 ppm/°C，精度优异。
• 输入配置：单极性全差分输入，输入范围 ±V_REF（V_REF 为 2.5 V-5 V，需满足 RVDD - 0.3 V ≥ V_REF）；共模电压固定为 V_REF/2 ±0.1 V，采样电容 60 pF（采样模式）/4 pF（保持模式）。

2. 核心功能

• 动态性能：2 kHz 输入时 SNR 典型值 96.8 dB，THD 典型值 - 125 dB，无杂散动态范围（SFDR）≥125 dB，转换噪声 0.5 LSB，信号采集质量出色。
• 集成功能：内置低噪声基准缓冲器（支持 ±4.5 mV 调优，分辨率 280 μV），无电压跌落；集成 LDO（输出 2.85 V），支持单电源（RVDD）运行；增强型 SPI 接口支持单 / 双 / 四通道 SDO 输出及 DDR 模式，1 MSPS 时标准 SPI 需 52 MHz SCLK，增强型 SPI 仅需 18 MHz，简化板级设计。
• 数据校验与防护：支持可编程奇偶校验功能，可选择对 4/8/12/16 MSB 计算偶校验；ESD 防护达 ±2000 V（人体模型）、±500 V（器件充电模型），共模抑制比（CMRR）80 dB（dc-20 kHz），抗干扰能力强。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：1 MSPS 采样率下功耗 21 mW（ADS8920B），500 kSPS 时 16 mW（ADS8922B），250 kSPS 时 14 mW（ADS8924B），支持 ADC 核心与基准缓冲器独立掉电，掉电模式电流最低 40 μA。
• 工作条件：模拟供电（RVDD）3 V-5.5 V，数字供电（DVDD）1.65 V-5.5 V；工作温度 - 40°C 至 + 125°C，适应恶劣工业环境。
• 封装规格：24 引脚 VQFN 封装，尺寸 4 mm×4 mm，暴露热焊盘建议接地，散热性能良好。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
ADS8920B	1 MSPS 采样速率	高速高精度数据采集、工业控制
ADS8922B	500 kSPS 采样速率	中速医疗成像、测试测量设备
ADS8924B	250 kSPS 采样速率	低功耗便携式设备、低速高精度监测

三、应用场景

适用于测试测量仪器、医疗成像设备、工业高精度高速数据采集模块、便携式传感系统等，尤其适配对功耗、尺寸、精度与单电源供电有严格要求的场景。

四、设计与使用建议

1. 电源与参考

• 电源设计：RVDD 与 DVDD 需独立供电，各自就近放置 10 μF 陶瓷去耦电容；DECAP 引脚（LDO 输出）需并联 1 μF 以上 X7R 电容，确保 LDO 稳定；模拟地与数字地单点连接，降低地环路干扰。
• 参考配置：支持 2.5 V-5 V 外部参考，参考输入电流典型值 0.1 μA；建议在 REFBUFOUT 与 REFM 之间并联 10 μF X7R 电容（ESR 0 Ω-1.3 Ω），并添加 RC 滤波（推荐 1 kΩ 电阻 + 1 μF 电容），减少基准噪声影响。

2. 输入与校准

• 输入保护：模拟输入电压不得超过 - 0.3 V 至 V_REF+0.3 V，建议添加电荷回馈滤波器（RC 电路），电容选用 C0G/NPO 材质（容量≥1.2 nF），串联电阻≤2.2 Ω，平衡稳定性与失真性能。
• 校准与配置：通过 OFST_CAL 寄存器选择与外部参考匹配的校准范围，优化失调误差；支持基准电压调优（REF_MRG 寄存器），可补偿系统增益误差；提供 9 个配置寄存器，可灵活设置低功耗模式、SPI 协议、数据总线宽度、奇偶校验等参数。

3. 接口与时序

• SPI 通信：支持 SPI-00/01/10/11 四种协议，数据读取支持标准 SPI、宽总线 SPI（双 / 四通道）、源同步协议，适配不同传输速率需求；多器件可通过菊花链或星形拓扑级联，扩展通道数。
• 时序要求：采样周期最小 1 μs（ADS8920B）-4 μs（ADS8924B），采集时间 300 ns，转换时间 580 ns（ADS8920B）-2500 ns（ADS8924B）；SCLK 占空比需在 45%-55% 之间，确保数据稳定传输。

五、封装与订购信息

• 封装规格：24 引脚 VQFN（RGE 封装），尺寸 4 mm×4 mm，热焊盘需接地以优化散热与机械性能。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS8920BRGER（3000 个 / 卷）、ADS8922BRGET（250 个 / 卷）、ADS8924BRGER（3000 个 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2（1 年），峰值回流温度 260°C，引脚镀层为 NIPDAU。

六、关键设计要点

• 布局规范：PCB 需划分模拟区与数字区，模拟信号与数字信号反向布线，避免干扰；RVDD/DVDD/DECAP 去耦电容距引脚不超过 20 mil，无过孔；REFBUFOUT/REFM 引脚的滤波电容需就近布局，远离数字信号线。
• 功耗优化：低吞吐量场景可独立关闭 ADC 核心（PD_ADC）或基准缓冲器（PD_REFBUF），根据实际采样速率动态调整功耗，平衡性能与能耗。
• 前端设计：选择高带宽、低噪声、低失真运放（如 OPA2625、THS4551）作为输入驱动，运放单位增益带宽需≥4 倍滤波器截止频率，确保信号 settling 时间满足要求。