AD4001BRMZ芯片阅读手册

16位，2 MSPS / 1 MSPS，精密差分SAR ADC

输入过压钳位；高阻抗模式；SPI可编程模式，读/写能力，状态字差分模拟输入范围：±VREF 0 V至VREF，VREF从2.4 V至5.1 V；1.8V供电；兼容SPI / QSPI / MICROWIRE / DSP的串行接口；能够菊花链连接多个ADC和繁忙指示器。

AD4001 / AD4005是低噪声，低功耗，高速，16位，精密逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC）。 AD4001提供2 MSPS的吞吐量，而AD4005提供1 MSPS的吞吐量。它们包含易于使用的功能，这些功能可降低信号链功耗，降低信号链复杂性并实现更高的通道密度。高Z模式与较长的采集阶段相结合，消除了对专用的大功率，高速ADC驱动器的需求，从而扩大了可直接驱动这些ADC的低功率精密放大器的范围，同时仍可实现最佳性能。输入跨度压缩功能使ADC驱动器放大器和ADC能够在无需公共电源的情况下在公共电源轨上工作，同时保持整个ADC代码范围。低串行外围接口（SPI）时钟速率要求降低了数字输入/输出功耗，拓宽了处理器选项，并简化了跨数字隔离发送数据的任务。

AD4001 / AD4005采用1.8 V电源供电，具有±VREF全差分输入范围，VREF的范围为2.4 V至5.1V。

兼容SPI的通用串行接口具有七种不同的模式，其中包括使用SDI输入在单个3线总线上菊花链连接多个ADC的能力，并提供可选的忙碌指示器。 AD4001 / AD4005使用单独的VIO电源，兼容1.8 V，2.5 V，3 V和5 V逻辑。    菊花链：https://blog.csdn.net/m0_37872216/article/details/100512315

 

 

 

 

1.输入输出特性/时间特性

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2.引脚说明

　　

 

 

 　　

 

 

 pin1：模拟输入类型。参考输入电压。 VREF范围为2.4 V至5.1V。该引脚与GND引脚之间，必须使用10 µF X7R陶瓷电容器将其与GND引脚紧密隔离。

pin2：电源引脚。

pin3：差分正模拟输入。

pin4：差分负模拟输入。

pin5：地。

pin6：数字输入类型。转换输入。 该输入具有多种功能。 在其上升沿，它启动转换并选择设备的接口模式：菊花链模式或CS模式。 在CS模式下，CNV为低电平时，SDO引脚使能。 在菊花链模式下，当CNV为高电平时读取数据。

pin7：串行数据输出。 转换结果在此引脚上输出。 它同步到SCK。

pin8：时钟。

pin9：串行数据输入。 此输入提供多种功能。 它按如下方式选择ADC的接口模式：

如果CNV上升沿期间SDI为低电平，则选择菊花链模式。 在这种模式下，SDI用作数据输入，以菊花链方式将两个或多个ADC的转换结果链接到一条SDO线上。 SDI上的数字数据级别以16个SCK周期的延迟在SDO上输出。 如果CNV上升沿期间SDI为高电平，则选择CS模式。 在这种模式下，SDI或CNV可以在低电平时使能串行输出信号。 转换完成后，如果SDI或CNV为低，则启用忙碌指示器功能。 CNV为低电平时，可以通过在SCK的上升沿在SDI上输入一个16位字来对器件进行编程。

pin10：输入/输出接口数字电源。 通常，该引脚与主机接口的电源相同（1.8 V，2.5 V，3 V或5 V）。 用一个0.1 F陶瓷电容将VIO旁路至GND。

3.术语

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　　Integral Nonlinearity Error (INL)积分非线性误差；Differential Nonlinearity Error (DNL)差分非线性误差；零误差；增益误差Gain Error；无杂散动态范围（SFDR）；有效位数（ENOB）；

总谐波失真（THD）；信噪比（SNR）；

　　共模抑制比（CMRR）：

       

 

　　为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比

 

4.操作理论

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AD4001 / AD4005是基于SAR的ADC，使用电荷重新分配采样数模转换器（DAC）。 图30显示了ADC的简化原理图。 容性DAC由两个相同的阵列组成，每个阵列由16个二进制加权电容器组成，并连接至比较器输入。

在采集阶段，连接到比较器输入的阵列端子通过SW +和SW-开关连接到GND。 所有独立的开关将每个电容器的另一端连接到模拟输入。 因此，电容器阵列用作采样电容器，并在IN +和IN-输入上获取模拟信号。

采集阶段完成且CNV输入变为高电平时，转换阶段启动。 当转换阶段开始时，SW +和SW-首先打开。 然后，将两个电容器阵列从输入断开，并连接到GND输入。 在采集阶段结束时捕获的IN +和IN-输入之间的差分电压被施加到比较器输入，导致比较器变得不平衡。 通过在GND和VREF之间切换电容器阵列的每个元件
二进制加权电压阶跃（VREF，比较器输入变化/ 2，VREF / 4，…，VREF / 65,536）。
控制逻辑从MSB开始切换这些开关，以使比较器回到平衡状态。 完成此过程后，控制逻辑将生成ADC输出代码和忙信号指示器。

由于AD4001和AD4005具有板载转换时钟，因此转换过程不需要串行时钟SCK。

采样、保持、量化、编码

 

5.典型应用

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图32显示了当多个电源可用时推荐的AD4001 / AD4005连接图示例。 使用此配置可获得最佳性能，因为可以选择放大器电源以允许最大信号范围。

 

 

图33显示了使用单电源系统时的推荐连接图。 当系统中只有有限数量的导轨可用并且功耗至关重要时，这种设置是可取的。

 

 

图34显示了使用全差分放大器时的推荐连接图。

 

 图35.具有全差分放大器的单端至差分转换的典型应用图

一般可以用AD8476来把单端变为差分，就不用自己搭了。

 

　　差分输入注意事项：

RC滤波器值（在图32至图35中用R和C表示）和驱动放大器可以根据感兴趣的输入信号带宽在全吞吐量下进行选择。 较低的输入信号带宽意味着RC截止可以较低，从而降低了进入转换器的噪声。 为了在各种吞吐量下实现最佳性能，请使用推荐的RC值（200Ω，180 pF）和ADA4807-1。

　　驱动放大器的选择：。

 

　　高阻抗模式：。

 

 

　　基准电压：

　　一个10 µF（X7R，0805尺寸）的陶瓷片状电容器适合于基准输入的最佳性能。 为了获得更高的性能和更低的漂移，请使用基准电压源，例如ADR4550。 使用低功耗基准电压源（例如ADR3450），但会略微降低噪声性能。 建议在基准和ADC基准输入之间使用基准缓冲器，例如ADA4807-1。 重要的是要考虑保持基准缓冲器稳定以及满足本节先前所述的最低ADC要求所必需的最佳电容（即，一个10 µF陶瓷片状电容器CREF）。

　   电源供电：

　　AD4001 / AD4005使用两个电源引脚：内核电源（VDD）和数字输入/输出接口电源（VIO）。 VIO允许与1.8 V至5.5 V之间的任何逻辑直接接口。

　　数字接口：

　　可以通过对配置寄存器进行16位SPI写入来对AD4001 / AD4005进行编程。

　　

6.命令字、状态字

7.模式：

　　cs模式3线：

 

 

当单个AD4001 / AD4005设备连接至SPI兼容数字主机时，通常使用此模式。 它在ADC转换过程结束时提供了额外的时间来输出前一个转换结果，从而提供了较低的SCK速率。 仅当启用turbo模式且使用最低SCK速率为70 MHz时，AD4001才能实现2 MSPS的吞吐速率。 启用turbo模式后，AD4005还可以实现最大1 MSPS的吞吐速率，最小SCK速率为22 MHz。 连接图如图52所示，相应的时序图如图53所示。

cs3线带繁忙指示器/不带繁忙指示器：。

(cs三线无繁忙,读的是本次转换的数. cs4线有繁忙,由于转换的时候就开启了sck输出spi数据,所以传出的是上次转换的结果.)

cs四线模式：

 

 

 菊花链模式：

在CS模式下，AD4001 / AD4005与SPI，QSPI™，MICROWIRE®，数字主机和DSP兼容。 在这种模式下，AD4001 / AD4005可以使用3线或4线接口。 使用CNV，SCK和SDO信号的3线接口可最大程度地减少布线连接，这在例如隔离应用中很有用。 使用SDI，CNV，SCK和SDO信号的4线接口允许启动转换的CNV与回读时序（SDI）无关。 该接口在低抖动采样或同时采样应用中很有用。

　　AD4001 / AD4005利用SDI输入提供菊花链功能，可在一条数据线上级联多个ADC，类似于移位寄存器。当CNV上升沿出现时，设备工作的模式取决于SDI电平。如果SDI为高，则选择CS模式；如果SDI为低，则选择菊花链模式。

没用这个