ADS8028 12 位 1 MSPS 8 通道 SAR ADC 技术规格与应用总结

该ADS8028是一款 12 位模数转换器 （ADC），能够以高达 1 MSPS 的采样速度运行。该器件基于逐次逼近寄存器 （SAR） 内核，并提供固有的采样保持 （SH） 前端。

除了具有八个模拟输入通道外，该ADS8028还提供一个分辨率为 0.25°C 的内部温度传感器和一个内部基准电压源。九通道内部多路复用器可以选择多个通道（包括内部温度传感器），这些通道以顺序方式无限扫描。一个简单的SPI兼容串行接口，使器件和主机控制器之间能够轻松进行通信和控制。数字电源的工作电压范围为 1.65 V 至 5.25 V，可与各种处理器和控制器直接连接。
*附件：ads8028.pdf

在 1 MSPS 的全速下，ADS8028仅耗散 17 mW。该器件提供灵活的掉电模式，以便在不执行转换时节省功耗。ADS8028性能是在 –40°C 至 +125°C 的扩展工业温度范围内指定的。

该ADS8028非常适合要求苛刻的测量应用，例如传感器输出监控、电源监控和印刷电路板（PCB）热点分析，并采用小尺寸QFN-20封装。

特性

• 杰出表现：
  • 吞吐量：高达 1 MSPS
  • 无遗漏代码：12 位
  • INL：±0.5 LSB
  • 信噪比：72 dB
• 高度集成：
  • 八个模拟输入
  • 高分辨率内部温度传感器
  • 带通道定序器的九通道多路复用器
  • 低漂移内部基准电压源
• 供应范围广：
  • 模拟电源 （AVDD）：2.7 V 至 5.25 V
  • 数字电源 （DVDD）：1.65 V 至 5.25 V
• 低功耗：
  • 1 MSPS 时为 17 mW
  • 灵活的掉电模式
• SPI™兼容串行接口：20 MHz
• 小尺寸：4 mm × 4 mm，薄型 QFN-20

参数

方框图

ADS8028 是德州仪器（TI）推出的高集成度、低功耗模数转换器（ADC），核心优势为 12 位高精度、8 通道模拟输入、内置参考源与温度传感器，专为可编程逻辑控制（PLC）、工业过程控制、电信设备、电源监控、PCB 热点分析等场景设计。器件采用逐次逼近寄存器（SAR）架构，支持 SPI 兼容串行接口，文档版本为 SBAS549B，发布于 2011 年 5 月，2012 年 3 月修订，采用 4mm×4mm 20 引脚薄型 QFN 封装，工作温度范围 - 40°C 至 125°C。

一、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• ADC 性能 ：12 位分辨率，无丢失码；INL±0.5 LSB（典型）、±1 LSB（最大），DNL±0.5 LSB（典型）、±0.99 LSB（最大）；偏移误差 ±2 LSB（典型），增益误差 ±1 LSB（典型）；偏移温度漂移 4 ppm/°C，增益温度漂移 0.5 ppm/°C，温漂特性优异。
• 动态性能 ：50 kHz 输入时 SNR 72 dB、SINAD 71 dB、THD -82 dB、SFDR 84 dB；二阶互调失真 - 84 dB，三阶互调失真 - 93 dB；通道间隔离度 - 100 dB，抗干扰能力强；全功率带宽 10 MHz（0.1 dB 衰减），支持高频信号采集。
• 接口与通道特性 ：8 路单端模拟输入（AIN0-AIN7），输入范围 0 V 至 V_REF；内置 9 通道多路选择器（含温度传感器通道）；SPI 兼容串行接口，时钟频率最高 20 MHz；支持 16 位数据读写，转换结果为二进制格式（模拟通道）与二进制补码格式（温度通道）。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：模拟电源（AVDD）2.7 V-5.25 V，数字电源（DVDD）1.65 V-5.25 V，支持宽电压接口，可直接对接不同电平处理器。
• 功耗表现 ：1 MSPS 速率下典型功耗 17 mW（3 V 供电）、36.8 mW（5.25 V 供电）；待机模式功耗 5.4 mW（典型），掉电模式仅 3.6 µW（典型），适配电池供电与低功耗场景。

3. 集成功能特性

• 内置参考源 ：2.5 V 低漂移内部参考电压，精度 ±0.3%（25°C），温度系数 35 ppm/°C（最大），输出阻抗 1 Ω，支持外部参考源输入（1 V-AVDD）。
• 温度传感器 ：集成 0.25°C 分辨率温度传感器，测量范围 - 40°C 至 125°C，精度 ±1°C（典型）、±3°C（最大）；支持普通模式与平均滤波模式，可通过 TM_BUSY 引脚指示转换状态。

4. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：20 引脚薄型 QFN 封装（4mm×4mm×0.8mm），暴露热焊盘需接地以优化散热；结到环境热阻 32.8 °C/W，结到板热阻 9.3 °C/W，散热性能优异。
• 可靠性 ：ESD 防护（HBM ±2000 V、CDM ±500 V）；存储温度范围 - 65°C 至 150°C，最大结温 150°C，满足工业级恶劣环境要求。

二、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “8 通道多路选择器→采样保持电路→SAR 核心→内部参考源→SPI 接口逻辑” 架构，集成温度传感器与通道序列器；通过控制寄存器配置通道选择、参考源、低功耗模式等参数，转换结果经 16 位 SPI 接口输出，支持单次 / 连续转换。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
单次转换模式	选择单个 / 多个通道，REPEAT=0	转换时间 660 ns（模拟通道）、100 µs（温度通道）	按需离散采样场景
连续转换模式	选择单个 / 多个通道，REPEAT=1	自动循环扫描选中通道，无需重复配置	连续数据采集场景
待机模式	STANDBY=1，部分电路断电	唤醒时间 1 µs，保留参考源供电	短时间无采样需求场景
掉电模式	PD/RST 引脚拉低≥90 ns，全电路断电	唤醒时间 6 ms（内部参考模式），寄存器复位	长时间无采样需求场景

3. 关键功能细节

• 通道扫描 ：支持 8 路模拟通道与 1 路温度通道的任意组合选择，连续模式下按通道序号升序循环扫描，无需重复写入配置。
• 温度测量 ：温度传感器输出二进制补码，0.25°C/LSB，支持滚动平均滤波（新结果 = 7/8 旧结果 + 1/8 当前结果），提升测量稳定性。
• 参考源配置 ：默认使用内部 2.5 V 参考源，也可通过 REF 引脚接入外部参考（1 V-AVDD），灵活适配不同输入电压范围。

三、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 工业自动化（PLC/IPC）、电源模块监控、电信设备信号采集、PCB 热点温度监测、电池供电便携式仪器、多通道传感器数据采集。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：AVDD 与 DVDD 需分别供电，就近并联 0.1 µF 陶瓷电容与 10 µF 钽电容滤波；模拟地（AGND）与数字地（DGND）单点连接，避免串扰；确保 DVDD≤AVDD+0.3 V，符合电源电压关系要求。
• 输入与参考设计 ：模拟输入源阻抗建议≤100 Ω，高频信号需通过 RC 滤波（10-20 倍于内部采样电容）稳定输入；内部参考源需外接 10 µF 电容 decoupling，确保参考稳定性；外部参考源需低噪声、低漂移，避免影响转换精度。
• 接口设计 ：SPI 时钟频率最高 20 MHz，CS 引脚下降沿启动采样，16 个 SCLK 周期完成转换与数据传输；DOUT 为三态输出，转换期间有效，空闲时高阻；温度通道转换时 TM_BUSY 引脚高电平，可作为同步信号。
• 布局与散热 ：暴露热焊盘必须接地，优化散热；模拟输入线远离数字信号线，采用短路径布线；温度测量时，热焊盘应贴近被测热点，减小热阻。