18位ADC芯片AD7989-1/AD7989-5：高性能数据转换解决方案

在电子设计领域，模拟 - 数字转换器（ADC）是连接现实世界模拟信号与数字系统的关键桥梁。今天，我们来深入探讨一款高性能的18位ADC芯片——AD7989 - 1/AD7989 - 5，看看它在性能、应用以及设计要点等方面有哪些值得关注的地方。

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一、产品概述

AD7989 - 1/AD7989 - 5是由Analog Devices公司推出的18位逐次逼近型ADC，采用单电源VDD供电。AD7989 - 1的转换速率为100 kSPS，AD7989 - 5则可达500 kSPS，并且在转换之间能够自动进入低功耗状态。这两款芯片集成了低功耗、高速的18位采样ADC和灵活的串行接口端口，适用于多种应用场景。

二、关键特性

1. 高性能指标

• 分辨率与精度：具备18位分辨率，无丢失码，积分非线性误差（INL）典型值为±1 LSB，最大值为±2 LSB，能够提供高精度的转换结果。
• 动态范围与信噪比：在(V{REF}=5V)时，动态范围可达99 dB，在(f{IN}=1kHz)、(V_{REF}=5V)的条件下，信噪比（SNR）为98 dB，总谐波失真（THD）为 - 119 dB，信号 - 噪声 - 失真比（SINAD）为97 dB，能够有效抑制噪声和失真，保证信号的质量。

  2. 低功耗设计

• 单电源2.5V供电，支持1.8V、2.5V、3V和5V的逻辑接口。AD7989 - 1在100 kSPS时总功耗为700 µW，AD7989 - 5在500 kSPS时总功耗为3.5 mW，在10 kSPS时功耗仅为70 µW，非常适合电池供电的应用场景。

  3. 灵活的接口

• 支持SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP兼容的串行接口，可通过SDI/CS输入实现多个ADC的菊花链连接，方便构建多通道数据采集系统。

  4. 宽温度范围

• 工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，能够适应不同的环境条件。

三、工作原理

AD7989 - 1/AD7989 - 5基于电荷再分配数模转换器（DAC）的逐次逼近架构。在采集阶段，电容阵列作为采样电容，采集IN + 和IN - 输入的模拟信号。当CNV输入上升沿到来时，转换阶段开始，通过控制电容阵列的开关，使比较器输入电压以二进制加权电压步长变化，最终使比较器达到平衡状态，生成ADC输出代码。

四、应用领域

1. 自动化测试设备

高精度和高采样率的特性使其能够满足自动化测试设备对信号采集的要求，确保测试结果的准确性。

2. 数据采集系统

可用于构建多通道数据采集系统，实现对多个模拟信号的同步采集和转换。

3. 医疗仪器

在医疗设备中，对信号的精度和可靠性要求较高，AD7989 - 1/AD7989 - 5能够提供高质量的信号转换，为医疗诊断提供支持。

4. 机器自动化

在工业自动化领域，可用于传感器信号的采集和处理，实现对机器状态的监测和控制。

五、设计要点

1. 模拟输入

• 输入结构采用差分输入，能够有效抑制共模信号。在设计时，要注意输入信号的范围，确保不超过参考电压（REF）0.3V，同时要考虑输入源阻抗对AC性能的影响，特别是THD。
• 推荐使用低噪声、低失真的驱动放大器，如ADA4805 - 1、ADA4807 - 1等，以保证ADC的性能。

  2. 电压参考输入

  REF引脚具有动态输入阻抗，需要由低阻抗源驱动，并在REF和GND引脚之间进行有效的去耦。根据参考源的不同，选择合适的去耦电容，如使用AD8031等参考缓冲器时，可选用10 µF（X5R，0805尺寸）的陶瓷芯片电容。

  3. 电源供应

  使用两个电源引脚VDD和VIO，VIO可直接与1.8V至5.5V的逻辑电平接口。为减少电源数量，可将VIO和VDD连接在一起。当VIO≥VDD时，对电源顺序不敏感；当VIO < VDD时，需先施加VIO。

  4. 数字接口

  提供多种接口模式，包括3线和4线的CS模式以及菊花链模式。在设计时，要根据具体应用选择合适的接口模式，并注意接口的时序要求。

六、性能评估

为了评估AD7989 - 1/AD7989 - 5的性能，可以使用EVAL - AD7989 - 5SDZ评估板。该评估板包括一个完全组装和测试的评估板、用户指南以及通过EVAL - SDPCB1Z从PC控制评估板的软件，方便工程师进行性能测试和验证。

七、封装与订购信息

AD7989 - 1/AD7989 - 5提供10引脚的MSOP和3mm×3mm的10引脚LFCSP封装，具有不同的温度范围和包装选项可供选择。在订购时，可根据具体需求选择合适的型号和包装。

总之，AD7989 - 1/AD7989 - 5以其高性能、低功耗和灵活的接口等特点，为电子工程师提供了一个优秀的模拟 - 数字转换解决方案。在实际设计中，只要充分考虑其设计要点，合理选择外围电路，就能充分发挥其性能优势，满足各种应用需求。你在使用这款芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。