ADS7854 SAR ADC技术手册

ADS8354、ADS7854和ADS7254属于引脚兼容、双通道、高速、同步采样、模数转换器 （ADC） 系列，支持全差分模拟输入。

每个器件包括两个单独可编程的基准源，可用于系统级增益校准。此外，灵活的串行接口可以在很宽的电源范围内运行，从而能够轻松地与各种主机控制器进行通信。可以使用设备支持的两种低功耗模式来优化给定吞吐量的功耗。所有器件均在扩展的工业温度范围（–40°C 至 125°C）内完全额定，并采用引脚兼容的 WQFN-16（3 mm × 3 mm）和 TSSOP-16 封装。
*附件：ads7854.pdf

特性

• 16位、14位和12位引脚兼容系列
• 两个通道同时采样
• 支持全差分输入
• 高速：
  • ADS8354：16 位，700 kSPS
  • ADS7854：14 位，1 MSPS
  • ADS7254：12 位，1 MSPS
• 优异的直流性能：
  • ADS8354：
    • 16位NMC DNL，±2.5LSB最大INL
  • ADS7854：
    • 14 位 NMC DNL，±1.5LSB 最大 INL
  • ADS7254：
    • 12 位 NMC DNL，±1LSB 最大 INL
• 优异的交流性能：
  • ADS8354：
    • 93 dB SNR，–100 dB THD
  • ADS7854：
    • 88 dB 信噪比，–95 dB 总谐失真
  • ADS7254：
    • 72 dB SNR，–90 dB THD
• 双通道、可编程和缓冲2.5V
  内部基准电压源
• 在扩展的工业温度范围内完全额定：–40°C 至 125°C
• 小尺寸：
  WQFN-16（3 毫米× 3 毫米）和 TSSOP-16
  参数

方框图

ADSxx54 是德州仪器推出的引脚兼容型双路同步采样 SAR ADC 家族，包含 ADS8354（16 位）、ADS7854（14 位）、ADS7254（12 位）三款型号，核心优势为同步采样、高 AC/DC 性能及灵活接口配置，适用于电机控制、电力质量监测等工业高精度数据采集场景。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与通道：ADS8354 为 16 位，ADS7854 为 14 位，ADS7254 为 12 位；均为双路全差分输入，支持同步采样
• 采样与转换性能：ADS8354 最高 700 kSPS，ADS7854/7254 最高 1 MSPS；转换时间 450-640 ns，支持 16/32 时钟接口模式
• 封装与温度：16 引脚 TSSOP（5.0mm×4.4mm）或 WQFN（3.0mm×3.0mm）封装；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 1.65-5.5 V；典型功耗 42.5-50 mW，待机模式电流 1-2.5 mA，掉电模式电流 10-50 μA

2. 输入与性能特性

• 输入范围：可编程 ±VREF 或 ±2×VREF（VREF 为 2.5 V 内置参考），全量程范围 ±2.5 V 或 ±5 V
• 静态性能：ADS8354 INL ±2.5 LSB、DNL ±0.7 LSB；ADS7854 INL ±1.5 LSB、DNL ±0.4 LSB；ADS7254 INL ±1 LSB、DNL ±0.25 LSB
• 动态性能：ADS8354 SNR 典型 93 dB、THD -100 dB；ADS7854 SNR 典型 88 dB、THD -95 dB；ADS7254 SNR 典型 74 dB、THD -92 dB
• 输入特性：输入电容 40 pF（采样模式）/4 pF（保持模式），输入泄漏电流 0.1 μA，共模抑制比 70 dB

3. 参考与接口

• 参考电路：内置 2.5 V 低漂移参考源（温漂 ±10 ppm/°C），支持双路独立可编程 REFDAC 校准；REFIO 引脚需配置 10 μF 去耦电容
• 数字接口：SPI 兼容串行接口（CS、SCLK、SDI、SDO_A、SDO_B），支持双 SDO 或单 SDO 输出，数据格式为二进制补码

二、关键功能特性

1. 同步采样与校准

• 双路 ADC 同步采样，通道隔离度高（ADS8354 达 -110 dB），确保多通道信号相位一致性
• 内置双路独立 REFDAC 寄存器，支持系统级增益误差校准，参考电压可精准调节（步长 1.1 mV）

2. 灵活工作模式

• 接口模式：支持 16/32 时钟模式及单 / 双 SDO 输出，适配不同速率与布线需求
• 低功耗模式：支持待机（STANDBY）与软件掉电（SPD）模式，掉电模式下仅保留寄存器配置
• 帧 abort 功能：支持短周期 / 重转换操作，可灵活调整采样节奏

3. 高可靠性设计

• 全差分输入架构，抗干扰能力强，适合工业复杂电磁环境
• 内置输入过压保护，参考与电源引脚均需严格去耦，确保高线性度与低噪声性能

三、典型应用场景

• 电机控制：编码器位置测量、三相功率控制
• 电力电子：保护继电器、电力质量监测
• 工业控制：PLC 模拟输入模块、EDFA 增益控制环路
• 高精度数据采集：需要同步采样的多通道测试系统

四、设计与使用建议

1. 输入与参考设计

• 输入驱动：推荐使用 THS4521 等低失真全差分运放，前端添加 RC 抗混叠滤波器（CFLT ≥ 400 pF，RFLT ≤ 22 Ω）
• 参考配置：优先使用内置 2.5 V 参考，REFIO 与 REFGND 就近配置 10 μF 陶瓷电容；外部参考需保证 2.4-5 V 稳定输入

2. 电源与布线

• 电源配置：模拟 / 数字电源独立供电，分别配置 10 μF 去耦电容，模拟地与数字地单点连接
• PCB 布局：划分模拟 / 数字区域，模拟输入与参考线路远离数字噪声源；WQFN 封装的散热焊盘需接地，降低热阻

3. 接口与模式选择

• 接口配置：高速场景选择 16 时钟模式，高精度场景选择 32 时钟模式；双路数据独立输出选双 SDO 模式，简化布线选单 SDO 模式
• 量程选择：需宽输入范围时配置 ±2×VREF 模式，此时模拟电源需 ≥ 5 V，确保不饱和。