8通道、1 MSPS、12位 SAR ADC，内置温度传感器 AD7298 功能框图 特性 12位SAR ADC 8路单端输入 通道序列器功能 高吞吐速率：1 MSPS 模拟输入范围：0 V至2.5 V 12位温度数字转换器 温度传感器精度：±1°C 温度范围：−40°C至+125°C VDD GND VREF REF BUF 12-BIT SUCCESSIVE APPROXIMATION ADC VIN0 T/H VIN7 逻辑电压(VDRIVE)：1.65 V至3.6 V 掉电模式电流： <10 μA 2.5 V内部基准电压源 内部上电复位 高速串行接口SPI 20引脚LFCSP封装 INPUT MUX AD7298 SEQUENCER CONTROL LOGIC TEMP SENSOR SCLK DOUT DIN CS VDRIVE TSENSE _BUSY PD/RST 08754-001 额定电压(VDD)：2.8 V至3.6 V 图1 概述 AD7298是一款12位、高速、低功耗、8通道、逐次逼近型 产品聚焦 ADC，内置温度传感器。它采用3.3 V单电源供电，吞吐速 1. 非常适合监控电信、过程控制和工业控制等各种应用 系统中的系统变量。 率最高可达1MSPS。该器件内置一个低噪声、宽带宽采样 保持放大器，可处理超过30 MHz以内的输入频率。 2. 高吞吐速率(1MSPS)和低功耗。 AD7298提供一个可编程序列器，可以用于选择预编程的通 3. 8路带通道序列器的单端输入。可以选择通道顺 道转换序列。该器件具有2.5 V的片内基准电压源，可以将 其禁用以便使用外部基准电压源。 AD7298内置一个高精度带隙温度传感器，12位ADC对其 序，ADC将按该顺序循环执行转换。 4. 集成0.25°C分辨率的温度传感器。 进行监控和数字化，以提供0.25°C的分辨率。该器件具有 一个与SPI和DSP接口标准兼容的四线式串行接口。 它采用先进的设计技术，可在高吞吐速率下实现极低的功 耗。该器件还提供灵活的功耗/吞吐速率管理选项，采用20 引脚LFCSP封装。 Rev. B Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. www.analog.com Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 ©2010–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD7298 目录 特性..................................................................................................... 1 概述..................................................................................................... 1 功能框图 ............................................................................................ 1 产品聚焦 ............................................................................................ 1 修订历史 ............................................................................................ 2 技术规格 ............................................................................................ 3 时序规格 ....................................................................................... 5 绝对最大额定值............................................................................... 6 ESD警告 ........................................................................................ 6 热阻 ................................................................................................ 6 引脚配置和功能描述 ...................................................................... 7 典型工作特性 ................................................................................... 9 术语................................................................................................... 12 电路信息 .......................................................................................... 13 转换器操作 ................................................................................. 13 模拟输入 ..................................................................................... 13 温度传感器操作 ........................................................................ 14 温度传感器均值计算 .............................................................. 14 VDRIVE ........................................................................................... 15 内部或外部基准电压源 .......................................................... 15 控制寄存器..................................................................................... 16 工作模式 ......................................................................................... 17 传统多通道工作模式 .............................................................. 17 重复操作 .................................................................................... 18 掉电模式 .................................................................................... 19 AD7298上电 .............................................................................. 20 复位 ............................................................................................. 20 串行接口 ......................................................................................... 21 温度传感器读取 ....................................................................... 22 布局和配置..................................................................................... 23 电源旁路和接地 ....................................................................... 23 温度监控 .................................................................................... 23 外形尺寸 ......................................................................................... 24 订购指南 .................................................................................... 24 修订历史 2011年6月—修订版A至修订版B 更改表1中内部温度传感器的“精度”参数................................. 3 2011年1月—修订版0至修订版A 删除输入阻抗参数 ......................................................................... 3 增加8 pF的输入电容参数 ............................................................. 3 更改图11 ......................................................................................... 10 将“模拟输入”部分中的C1值更改为8 pF ................................. 13 更改图23 ......................................................................................... 14 更改“订购指南”部分.................................................................... 24 2010年9月—修订版0：初始版 Rev. B | Page 2 of 24 AD7298 技术规格 除非另有说明，VDD = 2.8 V至3.6 V，VDRIVE = 1.65 V至3.6 V，fSAMPLE = 1 MSPS，fSCLK = 20 MHz，VREF = 2.5 V(内部)， TA = −40°C至+125°C。 表1 参数 动态性能 信噪比(SNR)1, 2 信纳比(SINAD)1 总谐波失真(THD)1 无杂散动态范围(SFDR) 交调失真(IMD) 二阶项 三阶项 通道间隔离 采样保持器 孔径延迟3 孔径抖动3 全功率带宽 直流精度 分辨率 积分非线性(INL)1 微分非线性(DNL)1 失调误差1 失调误差匹配1 失调温漂 增益误差1 增益误差匹配1 增益温漂 模拟输入 输入电压范围 直流漏电流 输入电容 基准电压输入/输出 基准输出电压4 长期稳定性 输出电压迟滞 基准输入电压范围5 直流漏电流 VREF输出阻抗 VREF温度系数 VREF噪声 最小值 典型值 最大值 单位 70 70 72 71 −82 −84 dB dB dB dB −77 −77.5 测试条件/注释 fIN = 50 kHz 正弦波 fA = 40.1 kHz, fB = 41.5 kHz −84 −93 −100 12 40 30 10 12 ±0.5 ±0.5 ±2 ±2.5 4 ±1 ±1 0.5 0 ±0.01 32 8 2.4925 2.5 150 50 1 ±0.01 1 12 60 ±1 ±0.99 ±4.5 ±4.5 ±4 ±2.5 VREF ±1 2.5075 2.5 ±1 35 Rev. B | Page 3 of 24 dB dB dB fIN = 50 kHz, fNOISE = 60 kHz ns ps MHz MHz @ 3 dB @ 0.1 dB Bits LSB LSB LSB LSB ppm/°C LSB LSB ppm/°C V µA pF pF V ppm ppm V µA Ω ppm/°C µV rms 保证12位无失码 采样模式 保持模式 ±0.3% 最大值，@ 25°C 1000小时 外部基准电压施加于引脚VREF 带宽 = 10 MHz AD7298 参数 逻辑输入 输入高电压VINH 输入低电压VINL 输入电流IIN 输入电容CIN3 逻辑输出 输出高电压VOH 输出低电压VOL 悬空态漏电流 悬空态输出电容3 内部温度传感器 工作范围 精度 最小值 典型值 最大值 0.7 × VDRIVE ±0.01 3 VDRIVE − 0.3 VDRIVE − 0.2 ±0.01 8 −40 ±1 ±1 0.25 分辨率 转换速率 转换时间 1 功耗7 正常模式(工作状态) 正常模式(静态) 部分掉电模式 完全掉电模式 1 2.8 1.65 0.4 ±1 +125 ±2 ±3 V V µA pF 测试条件/注释 VIN = 0 V 或 VDRIVE V V V µA pF VDRIVE < 1.8 VDRIVE ≥ 1.8 °C °C °C TA = −40°C 至 +85°C TA = +85°C 至 +125°C LSB大小 t2 + 16 × tSCLK 100 100 1 ns MSPS 10 KSPS 3 3 3.6 3.6 V V 5.8 4.1 2.7 1 6.3 4.6 3.3 1.6 10 mA mA mA 17.4 18.9 22.7 16.6 11.9 5.8 36 mW mW mW mW 采样保持器采集时间3 吞吐速率 电源要求 VDD VDRIVE ITOTAL 6 正常模式(工作状态) 正常模式(静态) 部分掉电模式 完全掉电模式 +0.3 × VDRIVE ±1 单位 针对VIN0至VIN7，1个周期延迟 TSENSE温度传感器通道 满量程阶跃输入 fSCLK = 20 MHz，针对模拟电压转换， 1个周期延迟 针对TSENSE通道，1个周期延迟 数字输入 = 0 V或VDRIVE VDD = 3.6 V, VDRIVE = 3.6 V 14.8 9.8 3.6 TA = −40°C 至 +25°C TA = −40°C 至 +125°C VDD = 3 V, VDRIVE = 3 V TA = −40°C 至 +25°C TA = −40°C 至 +125°C 参见“术语”部分。 除非另有说明，所有用分贝(dB)表示的规格均参考满量程输入FSR，并用低于满量程0.5 dB的输入信号进行测试。 3 样片在初次发布期间均经过测试，以确保符合标准要求。 4 指25°C时的引脚VREF额定电压。 5 使用外部VREF时，可能需要对温度传感器的结果进行校正(参见“温度传感器均值计算”部分)。 6 ITOTAL是流入VDD和VDRIVE的总电流。 7 除非另有说明，额定功耗是在VDD = VDRIVE = 3.6 V下测得。 2 AD7298 时序规格 除非另有说明，VDD = 2.8 V至3.6 V，VDRIVE = 1.65 V至3.6 V，VREF = 2.5 V（内部），TA = −40°C至125°C。样片在初次发布 期间均经过测试，以确保符合标准要求。所有输入信号均指定tr = tf = 5 ns（10％到90％的VDRIVE）并从1.6V电平起开始计时。 表2 TMIN、TMAX的限值 t2 + (16 × tSCLK) 820 100 50 20 6 单位 μs(最大值) ns(典型值) μs(最大值) kHz(最小值) MHz(最大值) ns(最小值) 10 15 ns(最小值) ns(最大值) t5 t6 t71 t81 35 28 0.4 × tSCLK 0.4 × tSCLK 14 16/34 ns(最大值) ns(最大值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值/最 大值) VDRIVE= 1.65 V至3 V VDRIVE= 3 V至3.6 V SCLK低电平脉冲宽度 SCLK高电平脉冲宽度 SCLK到DOUT的有效保持时间 SCLK下降沿到DOUT高阻态 t9 t10 t11 t121 tPOWER-UP_PARTIAL tPOWER-UP 5 4 100 30 1 6 ns(最小值) ns(最小值) ns(最大值) ns(最大值) SCLK下降沿之前的DIN建立时间 SCLK下降沿之后的DIN保持时间 TSENSE_BUSY下降沿到CS下降沿 从CS上升沿到DOUT高阻态的延迟时间 从部分掉电模式上电所需的时间 内部基准电压源从完全掉电模式上电所需的时间 参数 tCONVERT fSCLK1 tQUIET t2 t3 1 t41 1 μs(最大值) ms(最大值) 测试条件/注释 转换时间 各ADC通道VIN0至VIN7，fSCLK = 20 MHz 温度传感器通道 外部串行时钟的频率 外部串行时钟的频率 重复和非重复模式下从串行读取结束到下一次 电压转换开始所需的最短静默时间 CS 到SCLK建立时间 从CS（下降沿）到DOUT三态禁用的延迟时间 SCLK下降沿后的数据访问时间 在DOUT上有15 pF负载电容的条件下测得。 Rev. B | Page 5 of 24 AD7298 绝对最大额定值 ESD警告 表3 参数 VDD 至 GND, GND1 VDRIVE 至 GND, GND1 模拟输入电压至GND1 数字输入电压至GND 数字输出电压至GND VREF 至 GND1 GND1 至 GND 输入电流至除电源引脚外的任何引脚 工作温度范围 存储温度范围 结温 无铅回流焊 温度 ESD 额定值 −0.3 V 至 +5 V −0.3 V 至 + 5 V −0.3 V 至 3 V −0.3 V 至 V DRIVE + 0.3 V −0.3 V 至 V DRIVE + 0.3 V −0.3 V 至 +3 V −0.3 V 至 +0.3 V ±10 mA −40°C 至 +125°C −65°C 至 +150°C 150°C ESD（静电放电）敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。 尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能 量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的 ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 热阻 表4. 热阻 封装类型 20引脚LFCSP封装 260(+0)°C 3.5 kV 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. B | Page 6 of 24 θJA 52 θJC 6.5 单位 °C/W AD7298 16 VDRIVE 18 VIN0 17 PD/RST 20 VIN2 19 VIN1 引脚配置和功能描述 15 SCLK VIN3 1 VIN4 2 14 DOUT AD7298 VIN5 3 13 DIN TOP VIEW (Not to Scale) VIN6 4 12 TSENSE _BUSY 11 CS NOTES 1. THE EXPOSED METAL PADDLE ON THE BOTTOM OF THE LFCSP PACKAGE SHOULD BE SOLDERED TO PCB GROUND FOR PROPER FUNCTIONALITY AND HEAT DISSIPATION. 08754-003 VDD 10 GND 9 DCAP 8 VREF 7 GND1 6 VIN7 5 图2. 引脚配置 表5. 引脚功能描述 引脚编号 1 至 5, 18 至 20 描述 模拟输入。AD7298具有8路单端模拟输入，这些输入通过多路复用方式连接到片内采样保持器。每个输 入通道可以接受0 V至2.5 V的模拟输入。任何未使用的输入通道应连接到GND1，以免拾取噪声。 6 引脚名称 VIN3, VIN4, VIN5, VIN6, VIN7, VIN0, VIN1, VIN2 GND1 7 VREF 内部/外部基准电压源。2.5 V标称内部基准电压出现在该引脚上。如果对输出进行缓冲，则片内基准电 压可以从此引脚获得，并外加于系统的其余部分。应将去耦电容连接到此引脚，以便对基准电压缓冲器 去耦。为获得最佳性能，建议使用10 μF去耦电容将此引脚去耦到GND1。如果需要，可以禁用内部基准 电压，并将外部基准电压施加到此引脚。外部基准电压的输入范围为2.0 V至2.5 V。 8 DCAP 去耦电容引脚。去耦电容(建议使用1 μF)连接到此引脚，以便对内部LDO去耦。 9 GND 地。AD7298上所有模拟和数字电路的接地基准点。GND引脚应连接到系统的接地平面。所有接地引脚在 理想情况下应保持等电位，并且电位差(甚至在瞬态电压存在情况时)不得超过0.3 V。DCAP和VDD引脚 均应去耦到此GND引脚。 地。AD7298内部基准电压电路的接地基准点。外部基准电压信号和所有模拟输入信号都应参考此GND1 电压。GND1引脚应连接到系统的GND平面。所有接地引脚在理想情况下应保持等电位，并且电位差(甚 至在瞬态电压存在情况时)不得超过0.3 V。VREF引脚应通过一个10 μF去耦电容去耦至此接地引脚。 10 VDD 电源电压(2.8 V至3.6 V)。应利用10 μF和100 nF去耦电容将此电源去耦到GND。 11 CS 片选，低电平有效数字输入。此引脚在此输入的下降沿触发，采样保持器进入保持模式，且转换启动。 此输入还会使能串行数据帧传输。当CS为低电平时，输出总线使能，转换结果在DOUT输出上可用。 12 TSENSE_BUSY 输出繁忙。当温度传感器转换启动时，此引脚变为高电平，并一直保持高电平，直到转换完成。 13 DIN 数据输入，逻辑输入。待写入AD7298控制寄存器的数据通过此输入提供，并在SCLK的下降沿逐个输入该寄存器。 14 DOUT 串行数据输出。AD7298的转换结果以串行数据流形式通过此输出提供。各位在SCLK输入的下降沿逐个输 出。AD7298的输出数据流包括4个地址位(表示转换结果对应的通道)和12个转换数据位(MSB优先)。 电压通道的输出编码为直接二进制，温度传感器结果则为二进制补码。 15 SCLK 串行时钟，逻辑输入。串行时钟输入提供用于访问AD7298中数据的SCLK。 Rev. B | Page 7 of 24 AD7298 引脚编号 16 引脚名称 VDRIVE 描述 逻辑电源输入。此引脚的电源电压决定接口的工作电压。应将此引脚去耦至GND。此引脚的电压范围为 1.65 V至3.6 V，可以小于VDD电压，但不得比它高出0.3 V以上。 17 PD/RST 掉电引脚。此引脚将器件置于完全掉电模式；不需要工作时，它可以帮助省电。将此引脚拉低至少1 ns、至多 100 ns时，器件就会复位。如果超过了上述最长时间，器件将进入掉电模式。当AD7298处于完全掉电模式时， 模拟输入必须回到0 V。 EPAD EPAD 为使器件正常工作和散热，LFCSP封装底部的裸露金属焊盘应焊接到PCB接地层。 Rev. B | Page 8 of 24 AD7298 典型工作特性 0 –20 –40 INL MAX 0.4 0.2 INL (LSB) AMPLITUDE (dB) 0.6 VDD = VDRIVE = 3V fSAMPLE = 1.17647MHz fIN = 50kHz fSCLK = 20MHz SNR = 72.621 THD = –82.562 –60 TA = 25°C VDRIVE = 3V VDD = 3V 0 –80 0.2 –100 0.4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 FREQUENCY (kHz) 0.6 1.00 08754-035 –120 1.25 1.50 0.6 2.50 2.75 DNL MAX 0.4 0.4 0.2 0.2 INL (LSB) INL (LSB) 2.25 0.6 TA = 25°C VDRIVE = 3V VREF = 2.5V VDD = 3 V 0.8 2.00 图6. INL与VREF的关系 图3. 典型FFT 1.0 1.75 REFERENCE VOLTAGE (V) 08754-018 INL MIN 0 –0.2 0 TA = 25°C VDRIVE = 3V VDD = 3V –0.2 –0.4 DNL MIN –0.6 –0.4 –0.8 256 512 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4096 768 1280 1792 2304 2816 3328 3840 CODE –0.6 1.00 1.25 0 –0.2 –0.4 –0.6 9 8 7 6 5 4 3 –1.0 2 512 768 2.75 10 –0.8 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4096 1280 1792 2304 2816 3328 3840 CODE 08754-016 DNL (LSB) 0.2 256 2.50 11 0.4 0 2.25 12 EFFECTIVE NUMBER OF BITS 0.6 2.00 图7. DNL与VREF的关系 TA = 25°C VDRIVE = 3V VREF = 2.5V VDD = 3 V 0.8 1.75 REFERENCE VOLTAGE (V) 图4. 典型ADC INL 1.0 1.50 图5. 典型ADC DNL VDD = 3V VDRIVE = 3V 0 0.5 1.0 1.5 2.0 VREF (V) 图8. 有效位数与VREF的关系 Rev. B | Page 9 of 24 2.5 08754-020 0 08754-017 –1.0 AD7298 3.0 110 VDD = VDRIVE = 3V 105 2.5 100 ISOLATION (dB) VREF (V) 2.0 1.5 1.0 95 90 85 80 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 CURRENT LOAD (mA) 70 0 50 100 250 300 350 400 450 500 550 500 图12. 通道间隔离，fIN = 50 kHz 76 55 74 50 RIN = 47Ω 72 45 SINAD (dB) RIN = 33Ω 40 35 30 70 RIN = 0Ω 68 66 RIN = 47Ω RIN = 100Ω 64 25 62 20 60 20 40 60 80 100 TIME (Seconds) –92 10 100 INPUT FREQUENCY (kHz) 图10. 对热冲击的响应(从室温到50°C搅拌油温) –90 RIN = 200Ω 图13. 不同源阻抗下信纳比(SINAD)与模拟输入频率的关系 75 VDD = 3V VDRIVE = 3V 70 65 –94 60 –96 55 SINAD (dB) –98 –100 –102 50 45 40 35 –104 30 –106 25 20 –110 1k 15 10k 100k 1M RIPPLE FREQUENCY (Hz) 10M 100M 08754-027 –108 图11. 电源抑制比(PSRR)与电源纹波频率的关系，无电源去耦 Rev. B | Page 10 of 24 VDD = 3V VDRIVE = 3V 0 0.5 1.0 1.5 VREF (V) 图14. SINAD与基准电压的关系 2.0 2.5 08754-022 0 08754-028 TEMPERATURE READING (°C) 200 fNOISE (kHz) 图9. VREF与基准输出电流驱动的关系 PSRR (dB) 150 08754-029 0.5 08754-024 0 08754-021 0 75 AD7298 2.0 19 17 1.0 16 POWER (mW) 0.5 0 15 14 13 –0.5 12 –1.0 11 –40 –25 –10 0 10 20 25 30 35 45 60 85 105 125 TEMPERATURE (°C) 10 08754-034 –1.5 0 4.0 RSOURCE = 47Ω 3.5 –65 RSOURCE = 200Ω 400 500 600 700 800 900 1000 –40°C 0°C +25°C VDRIVE = 3V +85°C +105°C +125°C 3.0 TOTAL CURRENT (µA) THD (dB) 300 图18. 正常模式下、VDD = 3 V时功耗与吞吐速率的关系 –60 RSOURCE = 100Ω –75 RSOURCE = 43Ω –80 200 THROUGHPUT (kSPS) 图15. 3 V时的温度精度 –70 100 08754-025 TEMPERATURE ERROR (°C) VDD = VDRIVE = 3V 18 1.5 RSOURCE = 33Ω 2.5 2.0 1.5 1.0 RSOURCE = 0Ω 100 500 SIGNAL FREQUENCY (kHz) 08754-036 –90 10 0.5 图16. 不同源阻抗下总谐波失真(THD)与模拟输入频率的关系 6 VDD = VDRIVE = 3V VDD CURRENT 4 3 2 1 0 VDRIVE CURRENT 0 200 400 600 800 1000 THROUGHPUT (kSPS) 1200 08754-026 CURRENT (mA) 5 图17. 平均电源电流与吞吐速率的关系 Rev. B | Page 11 of 24 0 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 VDD (V) 图19. 不同温度下完全掉电电流与电源电压的关系 08754-031 –85 AD7298 术语 信纳比(SINAD) 微分非线性 在ADC输出端测得的信号对噪声及失真比。这里的“信号” ADC中任意两个相邻码之间所测得变化值与理想的1 LSB变 是基波幅值的均方根值。噪声为所有达到采样频率一半 化值之间的差异。 (fS/2，直流信号除外)的非基波信号之和。在数字化过程 失调误差 中，这个比值的大小取决于量化级数，量化级数越多，量 第 一 个 码 转 换 ( 00…000)到 ( 00…001) 与 理 想 值 ( 即 化噪声就越小。对于一个正弦波输入的理想N位转换器， GND1+1 LSB)的偏差。 信纳比理论值计算公式为： 失调误差匹配 信纳比 = (6.02 N + 1.76) dB 任何两个通道之间失调误差的差异。 因此，12位转换器的SINAD理论值为74 dB。 增益误差 总谐波失真(THD) 校正失调误差之后，最后一个码转换(111…110到111…111)与 所有谐波均方根和与基波的比值。对于AD7298，其定义为 理想值(即REFIN − 1 LSB)的偏差。 增益误差匹配 任何两个通道之间增益误差的差异。 其中：V1是基波幅度的均方根值；V2、V3、V4、V5和V6是 二次到六次谐波幅度的均方根值。 采样保持器采集时间 采样保持放大器在转换结束后恢复跟踪模式。采样保持采 集时间是转换结束后，采样保持放大器输出达到最终值 峰值谐波或杂散噪声 在ADC输出频谱(最高达fS/2，直流信号除外)中，下一个最 大分量的均方根值与基波均方根值的比。通常情况下，此 参数值由频谱内的最大谐波决定，但对于谐波淹没于本底 噪声内的ADC，它为噪声峰值。 (在±1 LSB内)所需的时间。 电源抑制比(PSRR) 电源抑制比定义为满量程频率f下ADC输出功率与频率fS下 施加于ADC VDD的100 mV峰峰值正弦波功率的比值。输入 信号的频率变化范围为5 kHz至25 MHz。 积分非线性 ADC传递函数与一条通过ADC传递函数端点的直线的最大 偏差。传递函数有两个端点，起点在低于第一个码转换的 其中： 1 LSB处的零电平，终点在高于最后一个码转换的1 LSB处的 Pf为频率f下ADC的输出功率。 满量程。 PfS是频率fS下ADC的输出功率。 Rev. B | Page 12 of 24 AD7298 电路信息 AD7298是一款高速、8通道、12位ADC，内置温度传感 CAPACITIVE DAC 器。该器件可以采用2.8 V至3.6 V的电源供电，每个模拟输 VIN AD7298为用户提供了片内采样保持器、ADC和串行接 从而让ADC利用相继的CS下降沿对这些通道循环往复地执 行转换。串行时钟输入访问器件中的数据，控制写入ADC 的数据传输，并为逐次逼近型ADC提供时钟源。AD7928 的模拟输入范围是0 V至VREF。AD7298工作时有1个周期的延 迟，也就是说，只有转换周期结束后，串行传输才会提供 转换结果。 AD7298内置一个高精度带隙温度传感器，12位ADC对其 B CONTROL LOGIC SW2 COMPARATOR GND1 口，采用20引脚LFCSP封装。AD7298具有8个单端输入通 道，并提供通道重复功能，允许用户选择一个通道序列， A SW1 08754-005 入通道的吞吐速率可达1 MSPS。 图21. ADC转换阶段 模拟输入 图22显示了AD7298模拟输入结构的等效电路。二极管D1 和D2提供模拟输入的ESD保护。切记，模拟输入信号决不 能超过内部产生的2.5 V(DCAP)LDO电压300mV以上，否则会 造成二极管正偏，并开始向基板内传导电流。这些二极管 可以传导但不会对器件造成彻底损坏的最大电流为10 mA。图 22中的电容C1通常约为8 pF，并且主要在引脚电容上。电 阻R1是一个集总元件，由开关(即采样保持开关)的导通电 进行监控和数字化，以提供0.25°C的分辨率。AD7298提供 阻组成，且还包括输入多路复用器的导通电阻，总电阻典 灵活的电源管理选项，以便用户在给定的吞吐速率下实现 型值约为155 Ω。电容C2是ADC采样电容，典型值为34 pF。 最佳功耗性能。这些选项通过对控制寄存器的部分掉电位 DCAP (2.5V) PPD编程以及使用PD/RST引脚来选择。 转换器操作 D1 AD7298是一款基于电容DAC的12位逐次逼近型ADC。图 VIN 20和图21显示了该ADC的原理示意图。ADC包括控制逻 C1 pF D2 R1 C2 pF CONVERSION PHASE: SWITCH OPEN TRACK PHASE: SWITCH CLOSED 08754-006 辑、SAR和容性DAC，这些电路可以加上和减去采样电容 中的固定电荷数量，使比较器恢复到平衡状态。图20显示 图22. 等效模拟输入电路 的是采样阶段的ADC。SW2闭合，SW1处于位置A。比较 器处于平衡状态，采样电容采集选定VIN通道上的信号。 滤波器来滤除模拟输入信号的高频成份。在对谐波失真和 CAPACITIVE DAC GND1 信噪比要求严格的应用中，模拟输入应采用一个低阻抗源 进行驱动。高源阻抗会显著影响ADC的交流特性。这种情 A SW1 B CONTROL LOGIC SW2 COMPARATOR 图20. ADC采样阶段 况下可能需要使用一个输入缓冲放大器。通常根据具体应 08754-004 VIN 在交流应用中，建议在相应的模拟输入引脚用一个RC低通 用的性能要求来选择运算放大器。 ADC传递函数 当ADC启动转换(见图21)时，SW2断开，而SW1移至位置 B，使比较器变得不平衡。控制逻辑和容性DAC可以加上 AD7298模拟输入通道转换结果的输出编码为直接二进制， 温度转换结果则为二进制补码。所设计的码跃迁在连续 和减去固定的电荷数量，使比较器恢复到平衡状态。当比 LSB值上(即1 LSB、2 LSB等等)进行。AD7298的LSB大小为 较器重新平衡后，转换就已经完成。控制逻辑产生ADC的 VREF/4096。对于直接二进制编码，AD7298的理想传递特性 输出代码。图23显示了ADC的传递函数。 如图23所示。 Rev. B | Page 13 of 24 AD7298 温度转换包括两个阶段：积分和转换。积分在CS下降沿启 动。完成温度结果的积分和转换大约需要100 μs。当积分完 111...111 111...110 成时，转换自动启动。一旦温度积分启动，TSENSE_BUSY信 ADC CODE 号就会变为高电平，指示正在进行温度转换，并且保持高 111...000 电平，直到转换完成。 011...111 1LSB = VREF/4096 理论上，温度测量电路可以0.25°C的分辨率测量–512°C 至+511°C范围内的温度。然而，超出TA(AD7298的额定温 000...010 度范围)的温度不在器件的保证工作温度范围内。将控制 000...001 0V 1LSB 寄存器的TSENSE位置1，可选择温度传感器。 08754-007 000...000 +VREF – 1LSB ANALOG INPUT NOTES 1. VREF IS 2.5V. 温度传感器均值计算 AD7298包含温度传感器均值功能，用以提高温度测量的精 图23. 直接二进制传递特性 度。要使能温度传感器均值功能，控制寄存器的TSENSEAVG 温度传感器操作 AD7298内置一个本地温度传感器。该片内带隙温度传感器 测量AD7298的芯片温度。 位和TSENSE位均必须置1。这种模式下，器件会在内部对温 度求取平均值，从而降低噪声对温度结果的影响。每次执 行TSENSE转换时都会测量温度，TSENSE结果寄存器中的结果利 AD7298上的温度传感器模块基于三电流原理(见图24)，三 个电流分别通过一个二极管，并测量其正向压降，这样就 能排除串联电阻所引起的误差，准确计算出温度。 用移动平均方法来确定。平均结果可通过以下公式计算： TSENSE AVG = 7 (Previous_ Average _ Result ) + 1 (Current _ Result ) 8 8 使能均值功能时，读取的TSENSE结果为TSENSEAVG结果，即移 4×I 8×I IBIAS 动平均温度测量结果。 在控制寄存器中选择温度传感器和均值模式(位D1和D5) 后，AD7298提供的第一个TSENSE转换结果为实际的第一个 VOUT+ TSENSE转换结果。如果写入控制寄存器，而TSENSEAVG位的内 容发生改变，那么均值功能将复位，下一个TSENSE平均转换 TO ADC 结果为当前的温度转换结果。在随后的控制寄存器写入操 VOUT– INTERNAL SENSE TRANSISTOR BIAS DIODE 图24. 内部温度传感器的顶层结构 作中，如果TSENSEAVG位的状态无变化，则均值功能将重新 初始化，并继续计算累计平均值。 08754-008 I VDD 用户可以将控制寄存器中的TSENSEAVG位设为0，从而禁用 均值功能。AD7298上电时，均值功能默认禁用。测量温度 通道的总时间典型值为100 μs。 Rev. B | Page 14 of 24 AD7298 温度值格式 VDRIVE ADC的一个LSB对应0.25°C。ADC产生的温度读数以12位 AD7298还提供V DRIVE特性。V DRIVE控制串行接口的工作电 二进制补码形式存储，正负温度测量结果均适用。温度数 压。VDRIVE特性使ADC能够轻松与1.8 V和3 V处理器接口。 据格式如表6所示。 例如，如果AD7298采用3.3 VVDD供电，则VDRIVE引脚可以采 表6. 温度数据格式 用1.8 V电源供电。 温度(°C) −40 −25 −10 −0.25 0 +0.25 +10 +25 +50 +75 +100 +105 +125 因此，采用3.3 V VDD时，AD7298能够在更大的动态范围内 数字输出 1111 0110 0000 1111 1001 1100 1111 1101 1000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0010 1000 0000 0110 0100 0000 1100 1000 0001 0010 1100 0001 1001 0000 0001 1010 0100 0001 1111 0100 工作，同时仍能与1.8 V处理器接口。注意，应确保VDRIVE不 超过VDD 0.3 V以上(参见“绝对最大额定值”部分)。 内部或外部基准电压源 AD7298既可在内部2.5 V基准电压下工作，也可在外部施加 的基准电压下工作。控制寄存器的EXT_REF位用于确定是 否使用内部基准电压源。如果选择了控制寄存器中的 EXT_REF位，则可以通过VREF引脚施加外部基准电压。上 电时，使能内部基准电压。合适的外部基准电压源包括 AD780、AD1582、ADR431、REF193和ADR391。 内部基准电压电路由一个2.5 V带隙基准电压源和一个基准 电压缓冲器组成。当AD7298在内部基准电压模式下工作 温度转换公式如下： 时，VREF引脚提供2.5 V内部基准电压，该引脚应利用一个10 正温度 = ADC码/4 μF电容去耦到GND1。将内部基准电压施加于系统的其它 负温度 = (4096 − ADC码)/4 地方之前，建议对其进行缓冲。 上述公式仅适用于VREF为2.5 V的情况。 当转换器处于静态时，内部基准电压源能够提供2 mA的源 如果使用外部基准电压源，温度传感器正常工作所需的外 电流。基准电压缓冲器需要5.5 ms的上电时间，并在上电期 部基准电压为2 V至2.5 V。使用小于2.5 V的外部基准电压 间给10 μF去耦电容充电。 时，温度结果可以利用下式计算，其中VEXT_REF为外部基准 电压的值。 Rev. B | Page 15 of 24 AD7298 控制寄存器 AD7298的控制寄存器是一个16位只写寄存器。数据在SCLK的下降沿从AD7298的DIN引脚载入。从器件读出转换结果的同时， 数据通过DIN线路传输。DIN线路上传输的数据对应于下一个转换的AD7298配置。每次数据传输需要16个串行时钟。只有在前 16个时钟下降沿(CS下降沿之后)提供的信息才会被载入控制寄存器。MSB表示数据流的第一位。各位的功能如表7和表8所示。 上电时，控制寄存器的默认内容为全0。 表7. 控制寄存器位功能 MSB D15 WRITE D14 REPEAT D13 CH0 D12 CH1 D11 CH2 D10 CH3 D9 CH4 D8 CH5 D7 CH6 D6 CH7 D5 TSENSE D4 DONTC D3 DONTC D2 EXT_REF D1 TSENSEAVG LSB D0 PPD 表8. 控制寄存器位功能描述 位 D15 引脚名称 WRITE 描述 写入此位的值决定是否将随后的15位载入控制寄存器。如果此位为1，则将后续15位写入控制寄存器；如果 为0，则其余15位不载入控制寄存器，控制寄存器保持不变。 D14 D13 至 D6 REPEAT CH0 至 CH7 此位使能对选定的通道序列执行重复转换。 这8个通道选择位在当前转换结束时加载，用于选择下一串行传输中要转换的模拟输入通道，或者选择在随 后的串行传输中进行转换的通道序列。每个CHX位对应一个模拟输入通道。选择要转换的通道或通道序列的 方法是将1写入相应的CHX位。对应于转换结果的通道地址位先于12个数据位在DOUT上输出。待转换的下一 个通道由多路复用器在第14个SCLK下降沿选择。 D4 TSENSE 写入1可以使能温度转换。当选择温度传感器进行转换时，TSENSE_BUSY引脚在下一个CS下降沿变为高电平， 指示转换正在进行；上一个转换结果可以在执行温度转换的同时读取。一旦TSENSE_BUSY变为低电平，就可 以在100 ns后将CS拉低，以便读取TSENSE转换结果。 4至3 D2 DONTC EXT_REF D1 TSENSEAVG 无关。 写入逻辑1可选择使用外部基准电压源。外部基准电压的输入范围为1 V至2.5 V。外部基准电压不应超过2.5 V， 否则会影响器件的性能。 写入1可以使能温度传感器均值功能。均值模式使能时，AD7298内部计算转换结果的移动平均值，以确定最 终TSENSE结果（详情参见“温度传感器均值计算”部分）。这种模式可降低噪声对最终TSENSE结果的影响。选 择此功能不会自动选择TSENSE进行转换。要启动温度传感器转换，还必须将TSENSE位置1。 D0 PPD 写入1时，选择部分掉电模式。这种模式下，某些内部模拟电路关断。AD7298在部分掉电模式下会保留控 制寄存器中的信息。器件将一直处于此模式，直到向此位写入0。 表9. 通道地址位 ADD3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 ADD2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 ADD1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 ADD0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Rev. B | Page 16 of 24 模拟输入通道 VIN0 VIN1 VIN2 VIN3 VIN4 VIN5 VIN6 VIN7 TSENSE 使能均值功能的TSENSE AD7298 工作模式 为使用户拥有更大的灵活性，AD7298提供多种不同的工作 换，并第三个CS下降沿提供结果(VIN2)以供读取。AD7298 模式。通过设置控制寄存器的内容，可以选择所需的模 工作时有1个周期的延迟，因此，启动转换的周期结束 式。 后，经过一个串行读取周期才能提供对应的转换结果。 传统多通道工作模式 由于该器件工作时有1个周期的延迟，控制寄存器会配置 AD7298可以像传统多通道ADC一样工作，各串行传输选 好在下一个CS下降沿启动的下一个转换，但相应结果的第 择下一个要转换的通道。启动转换之前，必须写入控制寄 一位直到随后的CS下降沿才会输出，如图25所示。 存器以配置并选择所需的输入通道。在传统工作模式下， 如果控制寄存器中选择了一个以上的通道，AD7298将在相 CS信号用于使能第一个写操作的帧传输，以通过DIN引脚 继的CS下降沿上按升序转换所有选定的通道。控制寄存器 写入转换器。这种工作模式下，控制寄存器的REPEAT位 选定的所有通道都已转换完毕后，AD7298停止转换，直到 设为逻辑低电平0，因此REPEAT功能禁用。在对控制寄存 用户重新写入控制寄存器以选择下一个通道进行转换。操 器的初始写操作期间，出现在DOUT引脚上的数据无效。 作原理如图26所示。转换序列完成后或未选定通道时， 第一个CS下降沿启动对控制寄存器的写操作以配置器件， DOUT返回全1。 然后在第二个CS下降沿启动对所选模拟输入通道(VIN0)的转 CS 1 12 16 1 16 1 16 1 16 DIN INVALID DATA INVALID DATA CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 1 CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 4 DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CHANNEL 1 SELECTED DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CHANNEL 4 SELECTED NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER 图25. 配置AD7298的转换和读取操作，选定一个通道进行转换 CS 1 12 16 1 16 1 16 SCLK INVALID DATA INVALID DATA CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 1 DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CH 1 AND 2 SELECTED NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CHANNEL 5 SELECTED DOUT DIN CS 1 16 1 16 SCLK DOUT CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 2 CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 5 DIN NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER 图26. 配置AD7298的转换和读取操作，选定多个通道进行转换 Rev. B | Page 17 of 24 08754-010 DOUT 08754-009 SCLK AD7298 CS 1 12 16 1 16 1 16 SCLK INVALID DATA DOUT DIN INVALID DATA CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 0 NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CH 0, CH 1, AND CH 2 SELECTED: REPEAT = 1 CS 1 16 1 16 1 16 DOUT CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 1 CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 2 CONVERSION RESULT FOR CHANNEL 0 DIN NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER NO WRITE TO THE CONTROL REGISTER 08754-011 SCLK 图27. 配置重复模式下的转换和读取操作 重复操作 控制寄存器的REPEAT位允许用户选择一个通道序列，以 便让AD7298连续转换。控制寄存器的REPEAT位置1时， AD7298按升序连续遍历选定的通道，从最低通道开始转换 控制寄存器中选定的所有通道。序列转换完成后，AD7298 返回控制寄存器中选定的第一个通道，并重新开始序列转 换。 行的下一个转换将是序列中的第一个选定通道。 要选择通道序列，必须针对要进行转换的每个模拟输入将 相关的通道位设为逻辑高电平(1)。例如，如果REPEAT位=1， 则CH0、CH1、CH2=1。VIN0模拟输入在写入控制寄存器后的 第一个CS下降沿转换，VIN1通道在随后的CS下降沿转换，同 时VIN0转换结果可供读取。写操作后的第三个CS下降沿启 在重复工作模式下，选定通道的序列转换持续到对AD7298 动对VIN2的转换，同时VIN1结果可供读取。AD7298工作时有 的控制寄存器重新编程时为止。如果控制寄存器的TSENSE位 1个周期的延迟，因此，启动转换的周期结束后，经过一 置1，则在序列中的最后一个模拟输入通道转换完成后进 个串行读取周期才能提供对应的转换结果。 行温度转换。一旦启动重复操作，即无需写入控制寄存 器，除非需要更改AD7298的配置。WRITE位必须设为0， 或者将DIN线路连接低电平，以确保控制寄存器不会被意 外覆盖，否则自动转换序列将中断。 这种工作模式允许连续进行通道转换，而无需重新编程控 制寄存器或在每个串行传输上写入器件，因而简化了器件 的操作。图27说明了如何设置AD7298以连续转换特定的通 道序列。若要退出重复工作模式并返回传统的多通道ADC 在重复工作模式下，只要写入控制寄存器就会复位操作周 工作模式，应在下一个串行写操作中将REPEAT位设为0。 期，而无论所选通道有无变化。因此，写操作后AD7298执 Rev. B | Page 18 of 24 AD7298 掉电模式 CS 1 为了提供灵活的电源管理选项，AD7298具有多种省电工作 16 SCLK 4 CHANNEL ADDRESS BITS + CONVERSION RESULT DOUT 功耗和吞吐速率。AD7298的掉电工作模式由控制寄存器的 DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER IF REQUIRED DIN 掉电(PPD)位和器件的PD/RST引脚控制。将电源初始施加 08754-012 模式。针对不同的应用要求，可以选择不同的选项以优化 于AD7298时，应确保将器件置于所需的工作模式。 图28. 正常工作模式 正常模式 部分掉电模式 正常模式旨在提供最快的吞吐速率，此时AD7298始终处于 这种模式下，AD7298的某些内部电路关断。包含16个 完全上电状态，因此用户不必担心上电时间问题。图28显 SCLK时钟周期的当前串行写操作完成后，AD7298在CS上 示了AD7298在正常模式下的一般工作原理图。转换在CS 升沿进入部分掉电模式。要进入部分掉电模式，应在最后 的下降沿启动，采样保持器则进入保持模式。在第14个 请求的读取AD7298操作中将控制寄存器的PPD位设为1。 SCLK下降沿，采样保持器返回采样模式，开始对模拟输入 处于部分掉电模式后，如果CS变为低电平，AD7298将通 采样，如“串行接口”部分所述。在数据传输的前16个时钟 过DOUT引脚传输全1值。如果控制寄存器中使能了温度传 周期中，通过DIN线路提供给AD7298的数据载入控制寄存 感器的均值功能，那么一旦器件进入部分掉电模式，均值 器(前提是WRITE位设为1)。在正常模式下，只要转换期间 功能就会复位。 的写入传输中PPD位设为0，那么在转换结束时，器件将保 持完全上电状态。 在控制寄存器的掉电位(PPD)变为逻辑零(0)之前，AD7298 一直处于部分掉电模式。写入控制寄存器以禁用掉电位之 在正常模式下，为确保连续工作，每个数据写操作都应向 后，AD7298在CS的上升沿开始上电。经过tQUIET时间后，必 PPD位写入0。完成转换并访问转换结果需要16个串行时钟 须对控制寄存器完成一个全16 周期。为获得额定性能，吞吐速率不得超过1 MSPS。转换 容更新为随后转换所需的通道配置。有效转换在下一个CS 完成并且CS返回高电平状态后，至少必须等待静默时间 下降沿启动。 tQUIET逝去后，才能再次拉低CS以启动另一次转换并访问上 次转换的结果。 SCLK的写操作，以将其内 由于AD7298具有1个周期的延迟，因此退出部分掉电模式 后的第一个转换结果是在第四个串行传输中提供，如图29 所示。第一个周期更新PPD位，第二个周期更新配置和通 道ID位，第三个周期完成转换，第四个周期访问DOUT有 效结果。使用这种模式可以降低器件的整体功耗。 PART IS IN PARTIAL POWER DOWN THE PART IS FULLY POWERED UP ONCE THE WRITE TO THE CONTROL REGISTER IS COMPLETED. PART BEGINS TO POWER UP ON CS RISING EDGE. tQUIET tQUIET CS 1 12 16 1 16 1 16 DOUT DIN WRITE TO CONTROL REGISTER, PPD = 0. CONTROL REGISTER CONFIGURED TO POWER UP DEVICE. INVALID DATA INVALID DATA WRITE TO THE CONTROL REGISTER, SELECT CH1, PPD = 0 NO WRITE TO CONTROL REGISTER SELECT ANALOG INPUT CHANNELS FOR CONVERSION. THE NEXT CYCLE WILL CONVERT THE FIRST CHANNEL PROGRAMMED IN THIS WRITE OPERATION. 图29. 部分掉电工作模式 Rev. B | Page 19 of 24 AD7298 CONVERTING CHANNEL 1 NEXT CYCLE HAS CHANNEL 1 RESULT AVAILABLE FOR READING. 08754-013 SCLK AD7298 完全掉电模式 如果使用外部基准电压源，用户无需等待内部基准电压源 这种模式下，AD7298的所有内部电路都关断，控制寄存器 完全上电。初始上电500 μs后，AD7298的数字接口即可完全 或任何其它内部寄存器都不保留任何信息。如果控制寄存 正常工作。因此，500 μs后用户就可以写入控制寄存器以切 器中使能了温度传感器的均值功能(TSENSEAVG)，那么一旦 换到外部基准电压模式。然后，一旦VREF引脚上的外部基准 器件进入掉电模式，均值功能就会复位。 电压可用，AD7298就可以进行转换。 将PD/RST引脚拉低100 ns以上，AD7298就会进入完全掉 将电源初始施加于AD7298时，用户必须等待500 μs的额定 电 模 式 。 当 AD7298处 于 完 全 掉 电 模 式 时 ， ADC输 入 必须回到0 V。PD/RST引脚与时钟不同步，因此可以随时 切换状态。将PD/RST引脚的逻辑电平拉回高逻辑状态，器 件就会上电到正常工作状态。以较低吞吐速率工作时，可 以利用完全关断功能来降低AD7298的平均功耗。重新编程 时间，然后才能设置控制寄存器以选择要转换的通道。 复位 AD7298内置复位功能，可用来将器件和所有内部寄存器(包 括控制寄存器)的内容复位到默认状态。 控制寄存器并启动有效转换之前，用户应确保tPOWER_UP时 要激活复位操作，应将PD/RST引脚拉低并保持100 ns以下的 间已逝去。 时间。该引脚与时钟不同步，因此可以随时切换状态。如 AD7298上电 果PD/RST引脚处于低电平状态的时间超过100 ns，器件将进 AD7298内置上电复位电路，后者可以将控制寄存器设置为 入完全掉电模式。为确保器件正常工作，PD/RST引脚上的 全0的默认值，从而使能内部基准电压源，并将器件配置 逻辑电平必须保持稳定。 为正常工作模式。上电时，默认使能内部基准电压源，其 上电时间(最大值)为6 ms。 Rev. B | Page 20 of 24 AD7298 串行接口 CS变为低电平以提供微控制器或DSP需读取的第一个地址 图30给出了AD7298串行接口的详细时序图。串行时钟提供 位。余下的数据则在随后的SCLK下降沿逐个输出，从第二 转换时钟，并在每次转换期间控制进出AD7298的信息传 个地址位开始。因此，在串行时钟的第一个下降沿不仅会 输。 提供第一个地址位以供读取，而且会输出第二个地址位。 CS信号启动数据传输和转换过程。CS下降沿将采样保持器 剩余的3个地址位和12个数据位在随后的SCLK下降沿逐个 置于保持模式，同时器件对模拟输入进行采样，总线脱离 输出。数据传输的最后一位在第15个下降沿输出，并在第 三态。转换也在此时启动，需要16个SCLK周期才能完成。 16个下降沿有效，可供读取。 采样保持器在第14个SCLK下降沿返回跟踪模式，如图30的 在SCLK较慢的应用中，可以在各SCLK上升沿读取数据， B点所示。在第16个SCLK下降沿或CS的上升沿，DOUT线 具体视SCLK频率而定。在CS下降沿之后的第一个SCLK上 路返回三态。 升沿，可提供第一个地址位；在第15个SCLK上升沿，可提 如果在16个SCLK尚未完成之前就出现CS上升沿，则转换 供最后一个数据位。 将被终止，DOUT线路返回三态，控制寄存器不更新；否 如果MSB(即WRITE位)已置1，则对控制寄存器写入信息发 则，DOUT在第16个SCLK下降沿返回三态。完成转换过程 生在数据传输中的前16个SCLK下降沿。从AD7298读取的 并访问AD7298中的数据需要16个串行时钟周期。 16位字总是包括4个通道地址位(表示转换结果所对应的通 对于AD7298，4个用于表示转换结果所对应通道的地址位 道)和12个转换结果位。 (ADD3至ADD0)先于12个数据位(参见表9)。 tQUIET CS t2 tACQUISITION t6 1 SCLK 2 3 4 5 B 13 14 15 16 t5 t4 t3 THREESTATE ADD3 ADD2 ADD1 t9 DIN WRITE REPEAT ADD0 DB11 DB10 DB2 t8 DB1 THREESTATE DB0 t10 CH0 CH1 CH2 CH3 图30. 串行接口时序图 Rev. B | Page 21 of 24 EXT_REF TSENSE AVG PPD 08754-014 DOUT t7 AD7298 温度传感器读取 温度传感器转换包括两个阶段：积分阶段和转换阶段，详 另一方面，如果CS在TSENSE_BUSY为高电平期间保持高电 情参见“温度传感器操作”部分。积分阶段在CS的下降沿启 平，则DOUT总线保持三态。 动，完成后转换阶段自动启动。当温度转换的积分阶段启 如果用户在TSENSE_BUSY变为高电平后的前16个SCLK周期中 动时，TSENSE_BUSY信号变为高电平，指示正在进行温度转 写入控制寄存器，则针对下一个转换(在TSENSE_BUSY变为低 换，并且保持高电平，直到转换完成。 电平后的后续CS下降沿启动)的器件配置就会改变。如果 AD7298测量和转换温度通道的总时间最大值为100 μs。一 用户在TSENSE_BUSY变为高电平后的前16个SCLK周期中写入 旦TSENSE_BUSY信号变为低电平，指示温度转换已完成，则 控制寄存器，将器件配置为部分掉电模式，则温度传感器 下一个CS下降沿必须在100 ns之后出现。如果TSENSE_BUSY 转换将中止，器件在第16个SCLK下降沿进入部分掉电状 下降沿到下一个CS下降沿的时间不满足100 ns的最短时间 态。 要求，则下一个转换将被破坏，但CS帧传输的温度结果不 因此，如果CS信号会在TSENSE_BUSY为高电平期间切换，建 受影响。之所以设定这一限制，是为了确保下一个转换有 议不要写入控制寄存器。在温度转换阶段期间，当CS切换 充足的采样时间。 时，务必确保WRITE位设为0。 一旦TSENSE_BUSY信号变为高电平，用户就可以提供一个CS 如果使用10 kHz以上的SCLK频率，则完成温度转换需要一 下降沿以使能上一个转换结果的帧读取，并根据需要设置 个以上的标准读取周期。这种情况下，用户可以监控 控制寄存器(见图31)。 TSENSE_BUSY信号，从而判断转换是否完成以及结果是否可 读取上一个转换结果后，AD7298会忽略TSENSE_BUSY信号为 供读取。 高电平期间出现的任何后续CS下降沿。如果在TSENSE_BUSY 信号为高电平期间提供额外的CS下降沿，AD7298将提供 全1的无效数字输出。 ENSURES ADEQUATE ACQUISITION TIME FOR NEXT ADC CONVERSION THE TEMPERATURE INTEGRATION BEGINS t11 CS 1 12 16 1 16 1 16 SCLK PREVIOUS CONVERSION RESULT DIN TSENSE _BUSY DATA WRITTEN TO CONTROL REGISTER CH T SENSE SELECTED TEMPERATURE SENSOR RESULT CONFIGURE CONTROL REGISTER FOR NEXT CONVERSION THE TEMPERATURE CONVERSION IS COMPLETED 图31. 温度传感器转换的串行接口时序图 Rev. B | Page 22 of 24 08754-015 DOUT AD7298 布局和配置 电源旁路和接地 最佳电路板布局技术是微带技术，其中电路板的元件侧专 为实现最佳性能，必须精心考虑使用AD7298的PCB的电源 用于接地层，信号走线则布设在焊接侧。但是，这种技术 和接地回路布局。AD7298所在的PCB应具有单独的模拟部 对于双层电路板未必始终可行。 分和数字部分，各部分应有自己的板面积。AD7298应位于 PCB的模拟部分中。 通过10 μF和0.1 μF电容将AD7298的电源去耦到地。这些电容 应尽可能靠近该器件，0.1 μF电容最好正对着该器件。0.1 μF 电容必须具有低有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感 (ESL)，因此可以使用普通陶瓷型电容。针对内部逻辑开关 引起的瞬态电流所导致的高频，该0.1 μF电容可提供低阻抗 接地路径。10 μF电容应为钽珠型电容。 电源走线应尽可能宽，以提供低阻抗路径，并减小电源线 路上的毛刺效应。通过数字地将时钟和其它具有快速开关 数字信号的元件屏蔽起来，使之不影响电路板的其它器 件。尽可能避免数字信号与模拟信号交叠。当走线跨过电 温度监控 AD7298非常适合监控热环境。裸片可精确反映影响附近集 成电路的确切热条件。AD7298测量并转换其本身半导体芯 片表面的温度。 使用该器件测量附近热源的温度时，必须考虑热源和 AD7298之间的热阻。如果热阻确定，则可从AD7298的输 出推导出热源的温度。 从热源传输到AD7298裸片上的热传感器的热量有60%之多 经由铜走线和焊盘散发掉。在AD7298上的焊盘中，GND 焊盘传输的热量最多。因此，要测量一个热源的温度，建 议尽可能降低AD7298 GND焊盘与热源的GND之间的热阻。 路板相反两侧时，应确保这些走线彼此垂直，以减小电路 板的馈通效应。 Rev. B | Page 23 of 24 AD7298 外形尺寸 0.30 0.25 0.18 0.50 BSC PIN 1 INDICATOR 20 16 15 1 EXPOSED PAD 2.75 2.60 SQ 2.35 11 TOP VIEW 0.80 0.75 0.70 0.50 0.40 0.30 5 10 BOTTOM VIEW 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.20 REF SEATING PLANE 6 0.25 MIN FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-WGGD. 020509-B PIN 1 INDICATOR 4.10 4.00 SQ 3.90 图32. 20引脚LFCSP_WQ封装，4mmx4mm， 超薄体(CP-20-8)尺寸单位：mm 订购指南 型号1 AD7298BCPZ AD7298BCPZ-RL7 EVAL-AD7298SDZ 1 温度范围 −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C 封装描述 20引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_WQ] 20引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_WQ] 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 ©2010–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D08754sc-0-6/11(B) Rev. B | Page 24 of 24 封装选项 CP-20-8 CP-20-8