ADS8688 16位、500kSPS 8通道单电源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：ads8688.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（4 通道）与 ADS8688（8 通道）是德州仪器推出的 16 位 SAR ADC，核心优势为集成模拟前端、宽输入范围、高抗干扰性及工业级可靠性，适用于电力自动化、PLC 模拟输入模块等工业场景。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与通道：16 位分辨率，无丢失码；ADS8684 为 4 通道，ADS8688 为 8 通道，均支持单端输入
• 采样与转换性能：总吞吐量 500 kSPS，转换时间 850 ns，采集时间 1150 ns
• 封装与温度：38 引脚 TSSOP 封装（9.7mm×4.4mm），工业级工作温度 -40°C 至 125°C
• 电源与功耗：模拟电源 4.75-5.25 V，数字电源 1.65-5.25 V；典型功耗 65 mW，待机模式电流 3-4.5 mA，掉电模式电流仅 3 μA

2. 输入与性能特性

• 输入范围：通道独立可编程， bipolar 范围 ±10.24 V/±5.12 V/±2.56 V，unipolar 范围 0-10.24 V/0-5.12 V
• 静态性能：DNL ±0.5 LSB，INL ±0.75 LSB；增益误差 ±0.05% FSR，偏移误差 ±0.5-2 mV，温漂低（增益 ±4 ppm/°C，偏移 ±3 ppm/°C）
• 动态性能：1 kHz 输入时 SNR 最高 92 dB，THD 低至 -102 dB，SFDR 典型 103 dB；通道隔离串扰 110 dB，记忆串扰 90 dB
• 输入特性：输入阻抗恒定 1 MΩ（与量程无关），支持 ±20 V 过压保护，采样电容 75 pF（辅助通道）

3. 参考与接口

• 参考电路：内置 4.096 V 低漂移参考源（温漂 6-10 ppm/°C），支持外部参考输入
• 数字接口：SPI 兼容串行接口（CS、SCLK、SDI、SDO），支持菊花链级联；SCLK 最高 17 MHz，数据格式 MSB 优先

二、关键功能特性

1. 集成模拟前端

• 每通道含过压保护、可编程增益放大器（PGA）及二阶低通抗混叠滤波器（-3 dB 带宽 15 kHz）
• 无需外部驱动电路，可直接连接传感器或信号源，简化系统设计

2. 灵活工作模式

• 通道测序：支持自动扫描（AUTO_RST）与手动选择（MAN_Ch_n）模式，自动模式可通过寄存器配置扫描通道序列
• 低功耗模式：支持待机（STDBY）与掉电（PWR_DN）模式，掉电模式需 15 ms 唤醒时间（内部参考模式）
• 辅助通道：额外单端辅助通道（AUX_IN），输入范围 0-VREF，16 位分辨率，适用于额外信号采集

3. 高可靠性设计

• 过压保护：所有模拟输入通道支持 ±20 V 过压保护，满足工业恶劣环境需求
• 抗干扰能力：内置电源去耦、串扰抑制设计，电源抑制比（PSRR）性能优异

三、典型应用场景

• 电力自动化：多通道电压 / 电流采样、相位差测量
• 工业控制：PLC 模拟输入模块、保护继电器
• 数据采集：工业级多通道低速信号采集系统

四、设计与使用建议

1. 参考与输入设计

• 参考配置：优先使用内部 4.096 V 参考，REFIO 与 REFCAP 引脚需就近配置 10 μF+22 μF 去耦电容；外部参考需保证 4.046-4.146 V 输入
• 输入驱动：无需外部缓冲器，建议在每个通道输入端添加 RC 滤波器（如 1 kΩ+10 nF），减少高频噪声

2. 电源与布线

• 电源配置：模拟 / 数字电源独立供电，分别配置 1 μF+10 μF 去耦电容，避免电源串扰
• PCB 布局：划分模拟 / 数字区域，模拟地与数字地单点连接；参考引脚与去耦电容之间无过孔，缩短布线长度

3. 寄存器与模式配置

• 通道配置：通过寄存器独立设置每个通道输入范围，未使用通道可配置断电以降低功耗
• 测序模式：连续多通道采集选择自动扫描模式，单点采集选择手动模式，通过命令寄存器快速切换