深入解析LTC1863/LTC1867 12 -/16位8通道200ksps ADC

作为电子工程师，在设计项目中选择合适的模数转换器（ADC）至关重要。今天为大家介绍凌力尔特（现ADI）的LTC1863/LTC1867 12 -/16位8通道200ksps ADC，它在众多应用场景中都有着出色的表现。

文件下载：LTC1863.pdf

一、产品概述

LTC1863/LTC1867是引脚兼容的8通道12 -/16位A/D转换器，具备串行I/O接口和内部参考电压源。它们通常仅从单一5V电源汲取1.3mA电流，具有低功耗的特点，适合对功耗敏感的应用场景。其8通道输入多路复用器可配置为单端或差分输入，以及单极或双极转换模式，灵活性极高。

二、产品特性

（一）高性能指标

1. 分辨率与线性度：LTC1867具有16位分辨率，无失码现象，最大积分非线性误差（INL）为±2LSB，确保了高精度的转换。LTC1863则为12位分辨率。
2. 采样速率：高达200ksps的采样速率，能够满足高速数据采集的需求。
3. 信噪比：LTC1867的信噪比（SNR）典型值为89dB，在内部参考电压源的情况下，能有效减少噪声干扰，提供清晰的信号转换结果。

（二）灵活的输入配置

8通道多路复用器支持单端或差分输入，以及单极或双极转换模式，可根据实际应用需求进行灵活配置，适应不同的信号类型和测量范围。

（三）低功耗设计

1. 工作电流：在200ksps采样速率下，电流仅为1.3mA；在100ksps采样速率下，电流为0.76mA。
2. 节能模式：具备睡眠模式和自动打盹模式，在转换间隙自动降低功耗，进一步节省能源，延长电池供电设备的续航时间。

（四）接口与封装

1. 串行I/O接口：采用SPI/MICROWIRE串行I/O接口，方便与微控制器或其他数字设备进行通信，简化了系统设计。
2. 紧凑封装：采用16引脚窄体SSOP封装，占用空间小，适用于对空间要求较高的应用。

三、应用领域

LTC1863/LTC1867的高性能和低功耗特性使其在多个领域得到广泛应用：

1. 工业过程控制：能够精确采集各种传感器信号，实现对工业生产过程的精确控制。
2. 高速数据采集：满足高速数据采集系统对采样速率和精度的要求。
3. 电池供电系统：低功耗特性使其成为电池供电设备的理想选择，延长设备的使用时间。
4. 多路复用数据采集系统：8通道多路复用器可同时采集多个信号，提高系统的采集效率。
5. 成像系统：为成像系统提供高精度的模拟信号转换，确保图像质量。

四、引脚功能与连接

（一）引脚功能

1. 模拟输入引脚（CH0 - CH7/COM）：用于连接模拟信号源，CH7/COM可作为单独通道或其他通道的公共负输入。
2. 参考缓冲输出引脚（REFCOMP）：提供4.096V的参考电压，需通过10µF钽电容和0.1µF陶瓷电容并联旁路到地。
3. 参考输出引脚（VREF）：输出2.5V参考电压，也可作为外部参考缓冲输入，需通过2.2µF钽电容和0.1µF陶瓷电容并联旁路到地。
4. 转换控制引脚（CS/CONV）：兼具启动ADC转换和帧定序串行数据传输的双重功能。
5. 移位时钟引脚（SCK）：同步串行数据传输。
6. 数字数据输出引脚（SDO）：输出A/D转换结果，单极模式下为直二进制格式，双极模式下为二进制补码格式。
7. 数字数据输入引脚（SDI）：输入A/D配置字。
8. 接地引脚（GND）：模拟和数字接地。
9. 电源引脚（VDD）：模拟和数字电源，需通过10µF钽电容和0.1µF陶瓷电容并联旁路到地。

（二）典型连接图

典型连接图展示了如何将LTC1863/LTC1867与外部电路连接，包括差分输入、单端输入、参考电压和数字I/O接口等部分。在实际应用中，需根据具体需求进行合理的连接和配置。

五、性能分析

（一）直流性能

通过对ADC输入直流信号并收集大量转换结果，可测量其转换噪声。例如，LTC1867在对直流输入进行4096次数字化转换后，输出码的分布呈高斯分布，均方根码转换噪声约为0.74LSB。

（二）动态性能

采用快速傅里叶变换（FFT）测试技术，可测试ADC在额定吞吐量下的频率响应、失真和噪声。在200kHz采样速率和1kHz输入信号的情况下，LTC1867的典型信纳比（SINAD）为87.9dB；当外部5V电压施加到REFCOMP时，信噪比可达90dB。

六、设计注意事项

（一）模拟输入驱动

LTC1863/LTC1867的模拟输入易于驱动，可作为单端输入或差分输入。在驱动时，需考虑源阻抗的影响，低源阻抗可直接驱动输入；对于高阻抗源，需增加采集时间。同时，可选择合适的运算放大器来驱动输入，如LT1007、LT1097等。

（二）输入滤波

为减少输入放大器和其他电路的噪声和失真，需对输入信号进行滤波。简单的1 - 极点RC滤波器在许多应用中已足够，如使用50Ω源电阻和2000pF电容接地可将输入带宽限制在1.6MHz。同时，应选择高质量的电容和电阻，以减少失真。

（三）内部参考电压

LTC1863/LTC1867具有片上温度补偿、曲率校正的带隙参考电压源，工厂调整为2.5V。若需要更好的漂移和/或精度，可使用外部参考电压源通过6k电阻驱动VREF引脚。

（四）数字接口

通过CS/CONV控制输入启动转换，转换完成后，将CS/CONV置低可使能串行端口，ADC以二进制补码格式（双极模式）或直二进制格式（单极模式）通过SCK/SDO串行端口输出数字数据。

（五）自动打盹和睡眠模式

在转换完成后，将CS/CONV保持高电平可使ADC进入自动打盹模式，降低功耗。若输入字中选择SLP = 1，ADC将进入睡眠模式，仅消耗泄漏电流。从睡眠模式释放后，ADC需要60ms唤醒时间。

（六）电路板布局和旁路

为获得最佳性能，需使用具有接地平面的印刷电路板，并尽量分离数字和模拟信号线。所有模拟输入应通过GND屏蔽，VREF、REFCOMP和VDD应尽可能靠近引脚旁路到接地平面，以确保低噪声运行。

七、总结

LTC1863/LTC1867是一款高性能、低功耗的8通道12 -/16位A/D转换器，具有灵活的输入配置、出色的直流和动态性能，适用于多种应用场景。在设计过程中，需注意模拟输入驱动、输入滤波、内部参考电压、数字接口、自动打盹和睡眠模式以及电路板布局和旁路等方面，以充分发挥其性能优势。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。