ADS816x 是 16 位、8 通道、高精度逐次逼近寄存器 （SAR） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 系列。ADC采用5V單電源供電，總吞吐量為1MSPS （ADS8168）、500kSPS （ADS8167）和250kSPS （ADS8166）。

輸入多路復(fù)用器支持延長(zhǎng)建立時(shí)間，這使得驅(qū)動(dòng)模擬輸入變得更加容易。多路復(fù)用器和ADC模擬輸入的輸出可用作器件引腳。這種配置允許將一個(gè)ADC驅(qū)動(dòng)器運(yùn)算放大器用于多路復(fù)用器的所有八個(gè)模擬輸入。
*附件：ads8166.pdf

ADS816x具有數(shù)字窗口比較器，每個(gè)模擬輸入通道具有可編程的高低報(bào)警閾值。具有可編程報(bào)警閾值的單運(yùn)算放大器解決方案可實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本和最小外形尺寸的應(yīng)用。

特性

• 緊湊型低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：
  • 多路復(fù)用器分線(xiàn)支持單個(gè)外部驅(qū)動(dòng)放大器
  • 16位SAR ADC
  • 低漂移集成基準(zhǔn)電壓源和緩沖器
  • 0.5 × VREF 輸出，用于模擬輸入直流偏置
• 優(yōu)異的交流和直流性能：
  • 信噪比：92dB，總諧波擾：–110dB
  • INL：±0.3LSB，16位無(wú)缺碼
• 帶通道定序器的多路復(fù)用器：
  • 多通道排序選項(xiàng)：
    • 手動(dòng)模式、動(dòng)態(tài)模式、自動(dòng)序列模式、自定義通道排序
  • 具有動(dòng)態(tài)模式的快速響應(yīng)時(shí)間
• 系統(tǒng)監(jiān)控功能：
  • 每通道可編程窗口比較器
  • 通過(guò)可編程遲滯避免誤觸發(fā)
• 增強(qiáng)型SPI數(shù)字接口：
  • 1MSPS 吞吐量，16MHz SCLK
  • 高速、50MHz 數(shù)字接口
• 工作范圍廣：
  • 外部VREF輸入范圍：2.5V至5V
  • AVDD 范圍為 3V 至 5.5V
  • DVDD 從 1.65V 到 5.5V
  • –40°C 至 +125°C 溫度范圍

參數(shù)

方框圖

ADS816x 系列是德州儀器推出的 8 通道 16 位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR ADC），核心優(yōu)勢(shì)為高精度、低功耗與靈活的通道 sequencing 功能，集成內(nèi)部參考源與緩沖器，支持直接傳感器接口，適用于數(shù)據(jù)采集（DAQ）、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等多通道信號(hào)采集場(chǎng)景。

一、核心產(chǎn)品特性與參數(shù)

1. 分辨率與精度

• 全系列為 16 位分辨率，無(wú)丟失碼，積分非線(xiàn)性誤差（INL）最大 ±0.8 LSB，微分非線(xiàn)性誤差（DNL）最大 ±0.5 LSB，精度表現(xiàn)優(yōu)異。
• 交流性能突出：信噪比（SNR）典型值 93.6 dB，總諧波失真（THD）低至 - 110 dB，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）達(dá) 112 dB，通道隔離串?dāng)_ - 115 dB，信號(hào)完整性佳。

2. 采樣速率與輸入配置

• 三款型號(hào)采樣速率不同：ADS8168（1MSPS）、ADS8167（500kSPS）、ADS8166（250kSPS），滿(mǎn)足不同速率需求。
• 輸入支持單端與偽差分模式，滿(mǎn)量程范圍 0VREF 或 ±VREF/2（VREF 為內(nèi)部 4.096V 或外部 2.5V5V），集成 REFby2 緩沖器（輸出 VREF/2），方便信號(hào)直流偏置。

3. 電源與環(huán)境

• 電源配置：模擬電源（AVDD）3V5.5V（內(nèi)部參考啟用時(shí) 4.5V5.5V），數(shù)字電源（DVDD）1.65V~5.5V，功耗低至 15mW（ADS8166），節(jié)能特性顯著。
• 工作溫度范圍 - 40°C~+125°C，結(jié)溫最高 125°C，抗靜電性能優(yōu)異（HBM±2000V），適應(yīng)嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境。

4. 接口與控制

• 支持增強(qiáng)型 SPI 接口，最高時(shí)鐘頻率 50MHz，兼容單 / 雙 SDO 輸出、時(shí)鐘重定時(shí)傳輸，支持 SPI-00/01/10/11 四種協(xié)議，適配不同控制器。
• 集成通道 sequencer，支持手動(dòng)、即時(shí)切換（on-the-fly）、自動(dòng)序列、自定義序列四種模式，靈活適配多通道輪詢(xún)采集需求。

二、關(guān)鍵功能與優(yōu)勢(shì)

1. 通道與參考源設(shè)計(jì)

• 多路復(fù)用器（MUX）采用 T 型開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，降低通道串?dāng)_，支持單外部運(yùn)放驅(qū)動(dòng)所有 8 通道，簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)。
• 內(nèi)置 4.096V 低漂移參考源（溫度漂移典型值 18 ppm/°C），支持外部參考輸入，REFby2 緩沖器可提供 2mA 驅(qū)動(dòng)電流，滿(mǎn)足傳感器偏置需求。

2. 系統(tǒng)監(jiān)控與校準(zhǔn)

• 每通道配備可編程數(shù)字窗口比較器，支持高 / 低閾值與滯回設(shè)置，通過(guò) ALERT 引腳輸出異常信號(hào)，減少主機(jī) CPU 干預(yù)。
• 提供偏移校準(zhǔn)、參考源邊際調(diào)整寄存器，可補(bǔ)償外部參考電壓偏差，優(yōu)化系統(tǒng)精度。

3. 低功耗與靈活模式

• 支持模塊級(jí)掉電控制，可獨(dú)立關(guān)閉 ADC、參考源、緩沖器等模塊，靜態(tài)功耗最低 180μA，適配電池供電場(chǎng)景。
• 具備異步復(fù)位功能，復(fù)位后寄存器恢復(fù)默認(rèn)值，通道選擇與序列配置可通過(guò) SPI 靈活編程。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 核心應(yīng)用領(lǐng)域

• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：多通道傳感器信號(hào)采集（如溫度、壓力、電流）、工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室儀器。
• 醫(yī)療設(shè)備：麻醉輸送系統(tǒng)、氣體分析儀、生理信號(hào)采集。
• 工業(yè)控制：混合模塊（AI/AO/DI/DO）、城域互聯(lián)設(shè)備信號(hào)監(jiān)測(cè)。

2. 典型應(yīng)用電路

• 1MSPS 低失真 DAQ 電路 ：通過(guò)單外部運(yùn)放（如 OPA320）驅(qū)動(dòng)所有通道，配合 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低噪聲、低失真信號(hào)采集，支持≤100kHz 輸入信號(hào)，SNR≥92dB，THD≤-108dB。

四、封裝與訂購(gòu)信息

1. 封裝規(guī)格

• 采用 5mm×5mm 32 引腳 VQFN 封裝，底部帶散熱焊盤(pán)，需連接 PCB 接地平面優(yōu)化散熱，封裝小巧，利于高密度集成。

2. 訂購(gòu)型號(hào)

• 主要型號(hào)：ADS8168IRHBR（3000 片 / 大卷帶）、ADS8168IRHBT（250 片 / 小卷帶），ADS8166/ADS8167 型號(hào)封裝規(guī)格一致，僅速率標(biāo)識(shí)不同。
• 封裝特性：焊球材質(zhì)為 NIPDAU， moisture sensitivity level（MSL）等級(jí) 2（260°C 峰值回流，1 年存儲(chǔ)），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度 - 40°C~+125°C。

五、設(shè)計(jì)與使用建議

1. 電源與布局

• 各電源引腳就近放置 1μF 陶瓷去耦電容，AVDD 與 DVDD 需單獨(dú)布線(xiàn)，避免數(shù)字噪聲耦合至模擬部分。
• 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分離布局，參考源引腳（REFIO/REFP/REFM）需靠近器件放置濾波電容，減少寄生參數(shù)影響。

2. 輸入與校準(zhǔn)

• 直接傳感器接口時(shí)，需考慮多路復(fù)用器切換后的信號(hào)建立時(shí)間，高阻抗傳感器建議搭配緩沖器使用。
• 使用外部參考源時(shí)，通過(guò) OFST_CAL 寄存器選擇最優(yōu)偏移校準(zhǔn)配置，提升采樣精度。