ADS8684 16位、500kSPS、4通道SAR ADC技术手册

ADS8684和ADS8688是基于16位逐次逼近（SAR）模数转换器（ADC）的4通道和8通道集成数据采集系统，工作吞吐量为500 kSPS。这些器件的每个输入通道均集成了模拟前端电路，具有高达±20 V的过压保护，具有自动和手动扫描模式的4通道或8通道多路复用器，以及具有低温漂移的片内4.096 V基准电压源。器件上的每个输入通道均采用单5 V模拟电源供电，可支持±10.24 V、±5.12 V和±2.56 V的真双极性输入范围，以及0 V至10.24 V和0 V至5.12 V的单极性输入范围。模拟前端在所有输入范围内的增益都经过精确调整，以确保高直流精度。输入范围选择可通过软件编程，并且独立于每个通道。无论所选输入范围如何，这些器件都提供1MΩ恒定的电阻输入阻抗。

ADS8684和ADS8688为数字主机提供简单的SPI兼容串行接口，还支持多个器件的菊花链连接。数字电源的工作电压范围为1.65 V至5.25 V，可直接连接各种主机控制器。
*附件：ads8684.pdf

特性

• 16位ADC，集成模拟前端
• 4、8 通道多路复用器，具有自动和手动扫描功能
• 与通道无关的可编程输入范围：
  • 双极性：±10.24 V、±5.12 V 和 ±2.56 V
  • 单极性：10.24 V、5.12 V
• 5V 模拟电源：1.65V 至 5V I/O 电源
• 恒定电阻输入阻抗：1 MΩ
• 输入过压保护：高达 ±20 V
• 片内4.096V基准电压源，具有低漂移
• 卓越的性能：
  • 500 kSPS 聚合吞吐量
  • DNL：±0.5 LSB;INL：±0.75 LSB
  • 增益误差和失调的低漂移
  • 信噪比：92 dB;总谐波扰：–102 dB
  • 低功耗：65 mW
• AUX 输入→直接连接到 ADC 输入
• 带菊花链的SPI™兼容接口
• –40°C 至 125°C 工业温度范围
• TSSOP-38 封装（9.7 mm × 4.4 mm）

参数

方框图

ADS8684 和 ADS8688 是德州仪器推出的 16 位 SAR 架构 ADC 产品，核心优势为高分辨率、多通道设计、宽输入范围及工业级可靠性，适用于电力自动化、PLC 等工业场景。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率：16 位，无丢失码，DNL ±0.5 LSB，INL ±0.75 LSB
• 通道配置：ADS8684 为 4 通道，ADS8688 为 8 通道（均为单端输入）
• 采样速率：总吞吐量 500 kSPS，通道间可自动或手动扫描
• 工作温度：工业级范围 -40°C 至 125°C，封装为 TSSOP-38（9.7mm×4.4mm）

2. 输入与电源特性

• 输入范围：双极性（±10.24V、±5.12V、±2.56V）和单极性（0-10.24V、0-5.12V），通道独立可编程
• 输入保护：过压保护最高 ±20V，输入阻抗恒定 1MΩ（不受量程 / 频率影响）
• 电源规格：模拟电源 AVDD 4.75-5.25V，数字电源 DVDD 1.65-5.25V，低功耗 65mW

3. 性能指标

• 动态性能：SNR 最高 92dB，THD -102dB，SFDR 103dB
• 参考源：片内 4.096V 低漂移参考源（温漂典型值 6ppm/°C），支持外部参考输入
• 辅助通道：1 个 16 位辅助输入通道（AUX_IN），输入范围 0-VREF

二、关键功能特性

1. 信号链设计

• 每通道集成模拟前端，含 PGA（可编程增益放大器）、二阶低通滤波器（-3dB 带宽 15kHz）和 ADC 驱动电路
• 支持自动扫描（AUTO_RST）和手动选通（MAN_Ch_n）模式，可通过寄存器配置通道序列

2. 接口与通信

• 兼容 SPI 接口，支持菊花链（Daisy-Chain）多器件级联
• 数字接口引脚包括 CS（片选）、SCLK（时钟）、SDI（数据输入）、SDO（数据输出），支持 16 位指令 / 数据传输

3. 工作模式

• 支持待机（STDBY）、掉电（PWR_DN）、复位（RST）模式，掉电模式恢复时间 15ms（内部参考源）
• 寄存器支持读写配置，含通道使能、量程选择、输出格式等控制位

三、典型应用场景

• 电力自动化：多通道相位补偿数据采集系统，测量电压 / 电流相位差
• 工业控制：PLC 模拟输入模块，支持标准工业电压（±10V、0-10V 等）和电流（4-20mA 等）输入
• 保护继电器：高可靠性信号采集，适配工业恶劣环境

四、设计与使用建议

• 电源 decoupling：AVDD/DVDD 需就近配置 1μF 和 10μF 电容，参考引脚 REFCAP 配置 22μF 电容
• PCB 布局：区分模拟 / 数字区域，单点接地，避免数字噪声干扰模拟信号
• 外部保护：建议搭配 TVS 管和 ESD 二极管，增强工业环境抗干扰能力