SGM51622S8/SGM51652S8：高性能8通道16位双极性输入同步采样ADC

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一个关键环节，对于需要高精度和多通道采样的应用场景，一款优秀的ADC芯片至关重要。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO推出的SGM51622S8和SGM51652S8这两款16位、8通道同步采样、高精度逐次逼近（SAR）模拟 - 数字转换器（ADC）。

文件下载：SGM51622S8_SGM51652S8.pdf

一、产品概述

SGM51622S8和SGM51652S8采用单极5V电源供电，支持真正的双极性±10V和±5V输入，输入范围可通过硬件引脚配置。这两款芯片在输入端提供高达±20V的过压保护，并且自带片内高精度、低漂移（8ppm/℃）的参考电压。它们的输入阻抗为1MΩ，且与输入范围选择无关，同时支持高速串行和并行接口。芯片采用绿色LQFP - 10×10 - 64L封装，工作温度范围为 - 40℃至 + 125℃。

二、产品特性

2.1 多通道同步采样

• SGM51652S8支持所有通道同时以500kSPS的速度采样。
• SGM51622S8支持所有通道同时以250kSPS的速度采样。

2.2 双极性模拟输入范围

提供±10V和±5V两种真正的双极性模拟输入范围，可根据实际需求灵活选择。

2.3 电源供应

采用单5V模拟电源和1.65V至5V的VDRIVE电源，满足不同的电源需求。

2.4 输入缓冲

具有1MΩ的模拟输入阻抗，可有效减少信号失真。

2.5 片内参考

片内集成了精确的参考电压和参考缓冲，提高了转换的精度。

2.6 可配置过采样

具备可配置的过采样功能和数字滤波器，可根据需要提高信噪比。

2.7 接口灵活

支持灵活的并行接口或串行接口，且串行接口与SPI兼容。

2.8 高性能指标

• 信噪比（SNR）：SGM51622S8典型值为93dB，SGM51652S8典型值为93.5dB。
• 总谐波失真（THD）：SGM51622S8典型值为 - 105dB，SGM51652S8典型值为 - 99dB。
• 积分非线性（INL）：两款芯片典型值均为±1.5LSB。
• 微分非线性（DNL）：SGM51622S8典型值为 + 1LSB/ - 0.65LSB，SGM51652S8典型值为 + 1.5LSB/ - 0.8LSB。
• ESD额定值：模拟输入通道的ESD额定值为7kV。

三、应用领域

• 电力线监测与保护系统：能够准确采集电力线上的电压、电流等信号，为电力系统的安全运行提供保障。
• 仪器仪表与控制系统：适用于各种高精度的测量和控制设备，确保数据的准确性和可靠性。
• 多轴传感器系统：可同时对多个轴的传感器信号进行采样，满足复杂系统的需求。

四、引脚配置与功能

4.1 引脚配置

芯片采用LQFP - 10×10 - 64L封装，引脚布局合理，方便与其他电路进行连接。

4.2 引脚功能

• 电源引脚：AVCC为模拟电源引脚，AGND为模拟地引脚，VDRIVE为逻辑接口电源引脚。
• 控制引脚：如OS0、OS1、OS2用于过采样模式设置；nPAR/SER/BYTE SEL用于并行/串行/字节接口设置；nSTBY用于待机模式设置；RANGE用于模拟输入范围设置等。
• 输入输出引脚：AIN_1P - AIN_8N为模拟输入引脚，DB0 - DB15为并行接口输出数据引脚，DOUTA - DOUTD为串行接口数据输出引脚。

五、电气特性

5.1 动态性能

在不同的输入频率和过采样条件下，芯片的信噪比、总谐波失真等动态性能指标表现出色。例如，在过采样16倍、±10V范围、fIN = 130Hz的条件下，SGM51622S8的SNR典型值为93dB，SGM51652S8的SNR典型值为93.5dB。

5.2 DC精度

积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）等DC精度指标也非常优秀，确保了转换结果的准确性。

5.3 其他特性

还包括输入电压范围、输入电流、输入电容、参考输入/输出等方面的特性，具体参数可参考数据手册。

六、时序规格

芯片的时序规格规定了各种信号的时间要求，如CONVST A和CONVST B的上升沿触发转换，BUSY信号的高低电平变化表示转换状态等。在设计电路时，必须严格按照时序规格进行操作，以确保芯片的正常工作。

七、典型性能特性

通过一系列的图表展示了芯片在不同条件下的典型性能，如FFT图、DNL和INL曲线、SNR和THD与输入频率的关系等。这些特性有助于工程师更好地了解芯片的性能，从而进行合理的设计。

八、详细描述

8.1 转换器细节

两款芯片均为单极5V供电的SAR ADC，支持真正的双极性信号输入。SGM51622S8的采样速度为250kHz，SGM51652S8的采样速度为500kHz。

8.2 模拟输入

• 输入范围：通过设置RANGE引脚的逻辑电压来选择±10V或±5V的输入范围。
• 输入阻抗：每个通道的输入阻抗为1MΩ。
• 输入钳位保护：芯片具有输入过压保护（OVP）电路，可防止输入电压过高对芯片造成损坏。
• 抗混叠滤波器：内部集成了二阶低通滤波器，可有效滤除高频噪声。

8.3 跟踪与保持放大器

芯片的工作过程可分为采样、转换和跟踪三个阶段，通过CONVST x信号的上升沿触发采样，转换完成后BUSY信号变低，进入跟踪模式。

8.4 ADC传输函数

芯片输出代码采用二进制补码格式，其理想传输函数与输入电压和参考电压有关。

8.5 内部/外部参考

芯片可使用内部2.5V参考电压或外部参考电压，通过REF SELECT引脚进行选择。在使用参考电压时，需要在REFIN/REFOUT引脚和REFGND引脚之间连接适当的去耦电容。

8.6 典型连接图

提供了典型的连接电路，包括电源引脚、参考引脚和输入输出引脚的连接方式。同时，还介绍了芯片的两种低功耗模式：待机模式和关机模式，以及如何配置芯片进入相应的模式。

8.7 转换控制

可通过将CONVST A和CONVST B连接在一起实现所有8个输入通道的同步采样，也可分别控制V1 - V4通道和V5 - V8通道的采样和转换。

8.8 数字接口

芯片支持并行接口、串行接口和并行字节接口三种工作模式，可根据实际需求进行选择。

8.9 数字滤波器

内部集成了可配置的低通数字滤波器，通过OS2、OS1和OS0引脚设置过采样率。过采样率的增加可提高信噪比，但会降低等效 - 3dB频率带宽。

九、总结

SGM51622S8和SGM51652S8是两款性能优异的8通道16位双极性输入同步采样ADC，具有多通道同步采样、双极性输入范围、高精度、低功耗等优点。在电力、仪器仪表、传感器等领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据实际需求选择合适的芯片，并严格按照数据手册的要求进行设计和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。

大家在使用这两款芯片的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。