AD7938/AD7939：高速低功耗8通道ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一个关键环节，而ADC（模拟 - 数字转换器）的性能直接影响着整个系统的精度和效率。今天，我们来深入探讨Analog Devices推出的AD7938/AD7939，这两款12位和10位的高速、低功耗逐次逼近型ADC，它们在众多应用场景中展现出了卓越的性能。

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1. 产品概述

AD7938/AD7939能够在2.7 V至5.25 V的单电源下工作，最高吞吐量可达1.5 MSPS。它们集成了低噪声、宽带宽的差分跟踪保持放大器，可处理高达50 MHz的输入频率。这两款芯片采用先进设计技术，在高吞吐量下实现了极低的功耗，并且提供了灵活的电源管理选项。

2. 主要特性

2.1 高吞吐量与低功耗

这两款ADC在实现1.5 MSPS高吞吐量的同时，功耗控制出色。在3 V电源、1.5 MSPS的条件下，最大功耗仅6 mW；5 V电源、1.5 MSPS时，最大功耗为13.5 mW。这种低功耗特性使得它们在对功耗敏感的应用中具有很大优势，比如电池供电的设备。

2.2 多通道与灵活输入配置

AD7938/AD7939拥有8个模拟输入通道，并配备通道序列器。用户可以通过软件配置模拟输入，支持8通道单端输入、4通道全差分输入、4通道伪差分输入和7通道伪差分输入等多种模式，满足不同应用场景的需求。

2.3 精确的片上参考

片上集成了2.5 V参考，精度高，在25°C时最大误差为±0.2%，温度系数最大为25 ppm/°C。这个精确的参考源为ADC的转换提供了稳定的基准，有助于提高转换精度。

2.4 灵活的输出编码与接口

输出编码可通过控制寄存器选择为二进制或二进制补码。同时，它们具备高速并行接口，支持字/字节模式，方便与微处理器和DSP进行接口。此外，VDRIVE功能允许并行接口直接连接到3 V或5 V的处理器系统，而不受VDD的影响。

2.5 无流水线延迟

AD7938/AD7939没有流水线延迟，这意味着在需要实时处理的应用中，能够及时准确地输出转换结果，提高系统的响应速度。

2.6 精确的采样控制

通过CONVST输入可以精确控制采样时刻，并实现一次性转换控制。输入信号在CONVST的下降沿采样，同时转换也在此时启动。

3. 性能指标

3.1 动态性能

在50 kHz输入频率下，AD7938的SINAD（信噪失真比）在差分模式下最小为69 dB，单端模式下最小为67 dB；AD7939在差分模式下最小为61 dB，单端模式下最小为60 dB。这些指标表明它们在处理高频信号时具有良好的性能。

3.2 直流精度

AD7938的分辨率为12位，积分非线性最大为±1 LSB（差分模式）和±1.5 LSB（单端模式）；AD7939的分辨率为10位，积分非线性最大为±0.5 LSB。这些精度指标保证了转换结果的准确性。

3.3 模拟输入范围

模拟输入范围可通过控制寄存器中的RANGE位进行选择，可选范围为0 V至VREF或0 V至2 × VREF。不同的输入范围可以适应不同的信号源。

4. 工作模式

4.1 电源模式

AD7938/AD7939提供了四种电源模式：正常模式、自动关机模式、自动待机模式和完全关机模式。用户可以根据实际应用需求，通过控制寄存器中的PM1和PM0位来选择合适的电源模式，以实现最佳的功耗 - 吞吐量比。

4.2 序列器操作

序列器功能允许用户预先选择要转换的通道序列。通过设置控制寄存器中的SEQ和SHADW位，可实现传统多通道操作、可编程序列操作和连续序列操作等不同模式，提高了系统的灵活性和效率。

5. 应用提示

5.1 接地与布局

在PCB设计中，应将模拟和数字部分分开，并使用独立的接地平面。数字和模拟接地平面应在一点连接，形成星型接地。同时，要注意避免数字线路在芯片下方布线，以减少噪声耦合。

5.2 电源去耦

所有模拟电源都应使用10 µF钽电容和0.1 µF电容并联进行去耦，并将这些电容尽可能靠近芯片放置，以提供低阻抗路径，减少电源线上的干扰。

5.3 模拟输入驱动

对于交流应用，建议在模拟输入引脚使用RC低通滤波器，以去除高频成分。当谐波失真和信噪比要求较高时，应使用低阻抗源驱动模拟输入，必要时可使用输入缓冲放大器。

6. 总结

AD7938/AD7939凭借其高吞吐量、低功耗、多通道灵活配置、精确的参考源和丰富的工作模式等优点，成为了许多应用领域的理想选择。无论是工业自动化、通信设备还是医疗仪器等，都能通过这两款ADC实现高效、准确的模拟到数字的转换。电子工程师在设计相关系统时，可以充分利用它们的特性，优化系统性能。大家在实际应用中是否遇到过类似ADC的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。