最高18位分辨率、10 MSPS 采樣速率的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）可以滿足許多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的需求，包括便攜式、工業(yè)、醫(yī)療和通信應(yīng)用。本文介紹如何初始化逐次逼近型 ADC 以實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換。

　　逐次逼近型架構(gòu)

　　逐次逼近型ADC由4個(gè)主要子電路構(gòu)成：采樣保持放大器（SHA）、模擬比較器、參考數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和逐次逼近型寄存器（SAR）。由于 SAR 控制著轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，因此，逐次逼近型轉(zhuǎn)換器一般稱為SAR ADC。

　　圖 1 基本 SAR ADC 架構(gòu)

　　在上電和初始化之后，CONVERT 上的一個(gè)信號(hào)會(huì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。開關(guān)閉合，將模擬輸入連接至 SHA，后者獲得輸入電壓。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，比較器將確定模擬輸入（此時(shí)存儲(chǔ)于保持電容）是大于還是小于 DAC 電壓。開始時(shí)，最高有效位（MSB）開啟，將 DAC 輸出電壓設(shè)為中間電平。在比較器輸出建立之后，如果 DAC 輸出大于模擬輸入，逐次逼近寄存器將關(guān)閉 MSB；如果輸出小于模擬輸入，則會(huì)使其保持開啟。下一個(gè)最高有效位會(huì)重復(fù)這一過程，如果比較器確定 DAC 輸出大于模擬輸入，則關(guān)閉 MSB；如果輸出小于模擬輸入，則會(huì)使其保持開啟。這個(gè)二進(jìn)制搜索過程將持續(xù)下去，直到寄存器中的每一位都測(cè)試完畢為止。結(jié)果得到的 DAC 輸入是采樣輸入電壓的數(shù)字近似值，并由 ADC 在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)輸出。

　　與 SAR轉(zhuǎn)換代碼相關(guān)的因素

　　本文將討論與有效首次轉(zhuǎn)換相關(guān)的下列因素：

• 　　電源順序（AD765x-1）
• 　　訪問控制（AD7367）
• 　　RESET （AD765x-1/AD7606）
• 　　REFIN/REFOUT （AD765x-1）
• 　　模擬輸入建立時(shí)間（AD7606）
• 　　模擬輸入范圍（AD7960）
• 　　省電/待機(jī)模式（AD760x）
• 　　延遲（AD7682/AD7689、AD7766/AD7767）
• 　　數(shù)字接口時(shí)序
• 　　電源序列

　　些采用多個(gè)電源的ADC擁有明確的上電序列。AN-932 應(yīng)用筆記電源序列列為這些ADC電源的設(shè)計(jì)提供了良好的參考。應(yīng)該特別注意模擬和參考輸入，因?yàn)檫@些一般不得超過模擬電源電壓0.3 V 以上。 因此， AGND – 0.3 V 《 VIN 《 VDD + 0.3 V 且 AGND – 0.3 V 《 VREF 《 VDD + 0.3V。 模擬電源應(yīng)在模擬輸入或基準(zhǔn)電壓之前開啟，否則，模擬內(nèi)核可能會(huì)以閂鎖狀態(tài)上電。類似地，數(shù)字輸入應(yīng)在 DGND ? 0.3 V和VIO + 0.3 V之間。I/O電源必須在接口電路之前（或與其同時(shí)）開啟，否則，這些引腳上的ESD二極管可能變成正偏，而且數(shù)字內(nèi)核可能以未知狀態(tài)上電。

　　電源斜坡過程中的數(shù)據(jù)訪問

　　在電源穩(wěn)定之前不得訪問ADC，因?yàn)檫@樣可能使其進(jìn)入未知狀態(tài)。在圖 2 所示例子中，主機(jī)FPGA正在嘗試從AD7367 讀取數(shù)據(jù)，而DVCC正在斜升，結(jié)果可能使ADC進(jìn)入未知狀態(tài)。

　　圖 2 在 DVCC 斜升過程中讀取數(shù)據(jù)

　　通過復(fù)位實(shí)現(xiàn) SAR ADC初始化

　　許多SAR ADC（如AD760x和AD765x-1）在上電后需要通過 RESET來實(shí)現(xiàn)初始化。在所有電源都穩(wěn)定之后，應(yīng)施加一個(gè)指定的RESET脈沖，以確保ADC以預(yù)期狀態(tài)啟動(dòng)，同時(shí)使數(shù)字邏輯控制處于默認(rèn)狀態(tài)，并清除轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器。上電時(shí)，電壓開始在REFIN/REFOUT 引腳上建立，ADC進(jìn)入采集模式，同時(shí)配置用戶指定模式。完全上電后，AD760x應(yīng)看到一個(gè)上升沿RESET將其配置為正常工作模式。RESET高脈沖寬度典型值為50nss。