ADS1675 24 位 4MSPS 高精度模数转换器（ADC）产品手册总结

该ADS1675是一种高速、高精度的模数转换器（ADC）。采用先进的三角标准（delta-sigma，）架构，运行速度可达4MSPS，交流性能和直流精度均为卓越。
*附件：ads1675.pdf

ADS1675 ADC 由一个带超频检测的低漂移调制器和一个双径可编程数字滤波器组成。双重滤波器路径允许用户在两种后处理滤波器中选择：低延迟或宽带。低延迟滤波器在具有大瞬时变化的应用（如多路复用器）下能快速稳定（最高可达2.65微秒）。宽带路径为交流测量提供了优化的频率响应，通带纹波小于±0.00002dB，停止带衰减86dB，带宽1.7MHz。

该设备提供两种速度模式，界面、分辨率和功能各异。在高速模式下，设备可设置为4MSPS或2MSPS运行。在低速模式下，可以设置为1MSPS、500KSPS、250KSPS或125KSPS运行。

ADS1675通过I/O引脚控制——没有寄存器进行编程。专用的START引脚允许直接控制转换：切换START引脚开始转换，然后检索输出数据。灵活的串行接口支持标准CMOS和LVDS逻辑电平的数据回读，使ADS1675能够直接连接到各种微控制器、数字信号处理器（DSP）或现场可编程网格阵列（FPGA）。

该ADS1675采用5V模拟电源和3V数字电源，耗电功率为575mW。不使用时，PDWN引脚可用于关闭所有设备电路。该器件在工业温度范围内完全规范，并采用TQFP-64封装。

特性

• 交流性能：
  动态范围103dB，4MSPS
  动态范围111dB，动态范围125kSPS
  –107dB THD
• 直流精度：
  3ppm INL
  4μV/°C 偏移漂
  移 4ppm/°C 增益漂移
• 可编程数字滤波器，用户可选择路径：
  • 低延迟：完全稳定在2.65微秒内
  • 宽带：1.7MHz 窄波，平坦通带
• 灵活的只读串行接口：
  • 标准CMOS
  • 串行LVDS
• 通过START引脚实现简易转换控制
• 超出范围检测
• 电源：模拟+5V，数字+3V
• 功率：575mW
• 应用
  • 自动化测试设备
  • 医学影像
  • 科学仪器
  • 测试与测量

参数

方框图

一、产品核心概述

ADS1675 是德州仪器推出的高分辨率高精度模数转换器，核心优势为超高动态范围、双数字滤波路径与灵活接口。产品分辨率 24 位（低速模式）/23 位（高速模式），最高采样率 4MSPS，工作温度范围 -40°C~85°C，采用 64 引脚 TQFP 封装，支持双电源供电（模拟 5V / 数字 3V），集成 ΔΣ 调制器、片上 PLL、LVDS/CMOS 双模式串行接口及过范围检测功能，专为自动测试设备、医疗成像、科学仪器等对精度和动态性能要求严苛的中高速数据采集场景设计。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：低速模式 24 位无丢失码，积分非线性（INL）±3ppmFSR（典型），差分非线性（DNL）保证单调性；偏移误差 ±5mV（25°C），偏移温漂 4mV/°C，增益温漂 4ppm/°C，直流共模抑制比 71dB。
• 动态性能：125kSPS 时动态范围 111dB，THD -107dBc；4MSPS 时动态范围 103dB，SFDR 120dBc（10kHz 输入）；宽带滤波路径带宽 1.7MHz（4MSPS），阻带衰减 86dB。
• 输入与输出：差分模拟输入，满量程电压 ±V_REF（3V 典型），共模电压 2.5V；支持 LVDS/CMOS 串行输出，LVDS 差分输出幅度 340mVpp，CMOS 输出摆幅 0~3V；数据格式为二进制补码。
• 功耗与延迟：典型功耗 575mW（4MSPS，LVDS 模式），掉电模式仅 5mW；低延迟滤波路径 settling 时间最快 2.385ms，宽带滤波路径 group delay 28 个 DRDY 周期。

2. 核心功能

• 双数字滤波路径：支持低延迟（LL）和宽带（WB）两种滤波路径切换 —— 低延迟路径适配多路复用或瞬态信号测量，settling 快；宽带路径适合高频 AC 信号测量，通带纹波 <±0.00002dB，过渡带陡峭。
• 灵活采样率配置：通过 DRATE [2:0] 引脚选择 6 种采样率（125kSPS~4MSPS），低速模式（≤1MSPS）为 24 位分辨率，高速模式（2MSPS/4MSPS）为 23 位分辨率。
• 多接口模式：支持 LVDS（高速模式强制）和 CMOS 输出，CMOS 模式可选择内部或外部串行时钟；片上 PLL 在高速模式下将输入时钟 3 倍频，保障高采样率下的数据传输。
• 过范围检测：提供模拟（OTRA）和数字（OTRD）两路过范围指示，OTRA 同步时钟触发，OTRD 与 DRDY 同步，适配反馈控制场景。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 64 引脚 TQFP 封装：引脚间距 0.5mm，外露焊盘需良好接地以优化散热；MSL 等级 4，支持 260°C 回流焊，ESD 防护符合精密器件标准，RoHS 合规。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：AVDD（模拟 5V 供电）、DVDD（数字 3V 供电），对应地引脚 AGND（模拟地）、DGND（数字地），需就近并联 1μF+0.1μF 去耦电容。
• 输入与参考：AINP/AINN（差分模拟输入）、VREFP/VREFN（参考电压输入，典型 3V）；RBIAS（偏置电阻引脚，外接 7.5kΩ 设定模拟功耗）、VCM（共模电压输出，需 1μF 旁路电容）。
• 控制与输出：START（转换启动 / 同步引脚）、FPATH（滤波路径选择）、LL_CONFIG（低延迟滤波配置）、DRATE [2:0]（采样率选择）；DOUT±（数据输出）、SCLK±（串行时钟）、DRDY±（数据就绪）、OTRA/OTRD（过范围指示）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 采样与滤波模式：低延迟路径支持单周期 settling 和快速响应两种配置，单周期模式每个转换周期完全稳定，快速响应模式数据率更高；宽带路径提供优化的频率响应，适合高精度 AC 测量。
• 接口模式：低速模式（≤1MSPS）支持 LVDS/CMOS 双模式，CMOS 可选择内部或外部时钟；高速模式（≥2MSPS）强制 LVDS 模式，片上 PLL 生成 3 倍频串行时钟，保障数据传输速率。
• 同步模式：通过 START 引脚可实现多芯片同步采样，需与 CLK 信号边沿对齐，同步后 DRDY 输出同步更新，适配多通道数据采集系统。

2. 关键功能

• 灵活转换控制：START 引脚支持单次转换、连续转换及转换中断，脉冲触发即可启动，无需寄存器配置，操作简便。
• 功耗优化：通过 RBIAS 引脚外接电阻可调节模拟部分功耗，采样率降低时功耗同步下降，平衡性能与功耗需求。
• 过范围保护：OTRA 监测模拟输入超量程，OTRD 监测数字滤波输出超量程，双路指示适配不同反馈控制需求，避免数据失真。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 测试与测量：自动测试设备（ATE）、高精度数据采集卡、频谱分析仪。
• 医疗与科学：医疗成像设备（超声 / CT）、生物传感系统、科学实验数据采集。
• 工业与仪器：高精度工业监测、过程控制、精密仪器信号采集。

2. 设计资源

• 电源与去耦：模拟电源（AVDD）需独立布线，远离数字电源；每个电源引脚就近放置 1μF 钽电容 + 0.1μF 陶瓷电容，AGND 与 DGND 单点共地。
• 布局要点：模拟输入走线（AINP/AINN）需差分成对布线，远离数字信号线；参考电压引脚（VREFP/VREFN）需并联 10μF+0.1μF 旁路电容，放置在引脚附近。
• 输入驱动：推荐使用差分放大器（如 THS4503）或变压器驱动模拟输入，源阻抗匹配 <100Ω；单端信号需转换为差分信号，保证共模电压稳定在 2.5V。
• 时钟设计：推荐使用晶振作为 CLK 源，时钟占空比接近 50%，上升 / 下降时间 <1ns；高速模式下需保证 CLK 频率 8~32MHz，PLL 锁定时间 80ms。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：绝对最大额定值：模拟电源 4.755.25V，数字电源 2.853.15V，结温 150°C；符合工业级可靠性标准，支持长期稳定工作。
• 可订购型号：ADS1675IPAGR（卷盘 1500 片）、ADS1675IPAG（托盘 160 片），引脚镀层 NIPDAU，适配批量生产与原型开发。