【ADS867x】双极输入范围 14 位 500kSPS 4/8 通道、单电源 SAR ADC

news2025/10/31 23:58:34

器件特性

  • 具有集成模拟前端的 14 位模数转换器 (ADC)
  • 具有自动和手动扫描功能的 4 通道、8 通道多路复用器
  • 通道独立可编程输入：
    • ±10.24V、±5.12V、±2.56V、±1.28V、±0.64V
    • 10.24V、5.12V、2.56V、1.28V
  • 5V 模拟电源：1.65V 到 5V I/O 电源
  • 恒定的阻性输入阻抗：1MΩ
  • 输入过压保护：高达 ±20V
  • 低漂移的片上 4.096V 基准电压
  • 出色的性能：
    • 500kSPS 的总吞吐量
    • 差分非线性 (DNL)：±0.2 最低有效位 (LSB)；最大积分非线性 (INL)：±0.25 LSB
    • 增益误差和偏移误差的漂移均较低
    • 信噪比 (SNR)：85dB；总谐波失真 (THD)：–100dB
    • 低功耗：65mW
  • AUX 输入 → 直接连接到 ADC 输入
  • ALARM → 每通道的高低阈值
  • SPI- 兼容接口，支持菊花链连接
  • 工业温度范围：-40°C 至 125°C
  • TSSOP-38 封装 (9.7mm × 4.4mm)

在这里插入图片描述

器件应用

  • 电力自动化
  • 保护中继器
  • PLC 模拟输入模块

器件说明

ADS8674 和 ADS8678 是基于 14 位逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的 4 通道、8 通道集成数据采集系统，工作吞吐量达 500kSPS。 这些器件提供了用于各输入通道的集成模拟前端电路（过压保护高达 ±20V）、支持自动和手动两种扫描模式的 4 通道或 8 通道多路复用器、以及低温度漂移的片上 4.096V 基准电压。 这些器件由单个 5V 模拟电源供电，每个输入通道均可支持真正的双极输入范围（（±10.24V、 ±5.12V、±2.56V、±1.28V 和 ±0.64V）和单极输入范围（0V 至 10.24V、0V 至 5.12V、0V 至 2.56V 以及 0V 至 1.28V）。 模拟前端在所有输入范围内的增益均经过了精确调整，以确保高直流精度。 输入范围的选择可通过软件进行编程，各通道输入范围的选择相互独立。 该器件提供了一个 1MΩ 的恒定阻性输入阻抗（无论所选输入范围为何）。

ADS8674 和 ADS8678 为数字主机提供了一个兼容串行外设接口 (SPI) 的简单串行接口，同时支持以菊花链方式连接多个器件。 数字电源可提供 1.65V 到 5.25V 范围内的电压，因此可直接连接各种主机控制器。

引脚配置和功能

在这里插入图片描述

数字接口配置

在这里插入图片描述

驱动示例

以 ADS8674 为例，手动采集模式

  • ads8674.h
/**
 * Copyright (c) 2022-2023，HelloAlpha
 * 
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 */
#ifndef __ADS8674_H__
#define __ADS8674_H__

#include "spi_ctrl.h"

/* Command Register */
#define NO_OP           0X0000
#define STDBY           0X8200
#define PWR_DN          0X8300
#define RST             0X8500
#define AUTO_RST        0XA000
     
#define MAN_CH_0        0XC000
#define MAN_CH_1        0XC400
#define MAN_CH_2        0XC800
#define MAN_CH_3        0XCC00
#define MAN_AUX         0XE000

/* Program Register */ 
#define AUTO_SEQ_EN                 0X01
#define Channel_Power_Down          0X02
#define Feature_Select              0X03
#define Channel_0_Input_Range       0X05
#define Channel_1_Input_Range       0X06
#define Channel_2_Input_Range       0X07
#define Channel_3_Input_Range       0X08

#define WRITE       1
#define READ        0

/****Stype of SPI rxData****/	
#define	WR_REG_DATA_NOT_USE     0
#define WR_CMD_DATA_NOT_USE     0
#define WR_REG_DATA             1
#define WR_CMD_DATA             2

/******ADS8674 Control******/
#define CH3_EN              0X08
#define CH2_EN              0X04
#define CH1_EN              0X02
#define CH0_EN              0X01

#define CH3_PD              0X08
#define CH2_PD              0X04
#define CH1_PD              0X02
#define CH0_PD              0X01
 
#define VREF_25_25          0X00
#define VREF_125_125        0X01
#define VREF_0625_0625      0X02
#define VREF_0_25           0X05
#define VREF_0_125          0X06

/*** For SPI Bus Control ***/
#define ADS8674_START_COMMUNICATION     SPI_START_COMMUNICATION
#define ADS8674_END_COMMUNICATION       SPI_STOP_COMMUNICATION

void ADS8674_SPI_ReadWrite_xBytes(uint8_t *txData, uint8_t *rxData, uint32_t dataLength);
void ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(uint32_t command);
void ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(uint32_t address, uint32_t data);
void ADS8674_SPI_Read_ProgramRegister(uint32_t address);
void ADS8674_Set_Auto_RST_Mode(void);
void ADS8674_Set_Auto_Scan_Sequence(uint32_t sequence);
void ADS8674_Set_CH_Range_Select(uint32_t channel, uint32_t range);
void ADS8674_Get_AUTO_RST_Mode_Data(void);
void ADS8674_Get_Manual_Mode_Data(uint32_t channel);
void ADS8674_Init(void);
uint32_t ADS8674_Read_CH(uint32_t channel);

extern uint8_t  ADS8674_rxBuf_4Byte[4];
extern uint8_t ADS8674_rxBuf_16Byte[16];
extern uint8_t  Return_Data_Format;

#endif
  • ads8674.c
/**
 * Copyright (c) 2022-2023，HelloAlpha
 * 
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 */
#include "ads8674.h"
#include "sleep.h"

#define DELAY_TIME      500
#define ADS_DELAY(...)	usleep(__VA_ARGS__)

uint8_t ADS8674_rxBuf_4Byte[4];
uint8_t ADS8674_rxBuf_16Byte[16];
uint8_t Return_Data_Format = 0;

void ADS8674_SPI_ReadWrite_xBytes(uint8_t *txData, uint8_t *rxData, uint32_t dataLength)
{
    ADS8674_START_COMMUNICATION;
    for(uint8_t i = 0; i < dataLength; i++)
    {
        rxData[i] = SOFT_SPI_RW_MODE1(txData[i]);
    }
    ADS8674_END_COMMUNICATION;
}

void ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(uint32_t command)
{
    uint8_t sendData_Temp[4];
    sendData_Temp[0] = (command & 0XFF00) >> 8;
    sendData_Temp[1] = command & 0X00FF;
    ADS8674_SPI_ReadWrite_xBytes(sendData_Temp, ADS8674_rxBuf_4Byte, 4);
}

void ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(uint32_t address, uint32_t data)
{
    uint8_t sendData_Temp[4];
    sendData_Temp[0] = (address << 1) | WRITE;
    sendData_Temp[1] = data;
    ADS8674_SPI_ReadWrite_xBytes(sendData_Temp, ADS8674_rxBuf_4Byte, 4);
}

void ADS8674_SPI_Read_ProgramRegister(uint32_t address)
{
    static uint8_t sendData_Temp[4];
    sendData_Temp[0] = (address) << 1 | READ;
    sendData_Temp[1] = 0xFF;
    ADS8674_SPI_ReadWrite_xBytes(sendData_Temp, ADS8674_rxBuf_4Byte, 4);
}

void ADS8674_Set_Auto_RST_Mode(void)
{
    Return_Data_Format = WR_CMD_DATA_NOT_USE;
    ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(AUTO_RST);
}

void ADS8674_Set_Auto_Scan_Sequence(uint32_t sequence)
{
    Return_Data_Format = WR_REG_DATA_NOT_USE;
    ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(AUTO_SEQ_EN, sequence);
}

void ADS8674_Set_CH_Range_Select(uint32_t channel, uint32_t range)
{
    Return_Data_Format = WR_REG_DATA_NOT_USE;
    ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(channel, range);
}

void ADS8674_Get_AUTO_RST_Mode_Data(void)
{
    Return_Data_Format = WR_CMD_DATA;
    ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(0x00);	
}

void ADS8674_Get_Manual_Mode_Data(uint32_t channel)
{
    Return_Data_Format = WR_CMD_DATA;
    ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(channel);
}

uint32_t ADS8674_Read_CH(uint32_t channel)
{
	// 1. send MAN_Ch_n command
	ADS8674_Get_Manual_Mode_Data(channel);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);

	// 2. send NO_OP command (0x0000), read data
    ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(NO_OP);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
	
    uint32_t ADC_Value = ((uint32_t)(ADS8674_rxBuf_4Byte[0] & 0x01) << 24) + 
        ((ADS8674_rxBuf_4Byte[1]) << 16) + ((ADS8674_rxBuf_4Byte[2]) << 8) + 
        ADS8674_rxBuf_4Byte[3];
	return ADC_Value;
}

void ADS8674_Init(void)
{
	ADS8674_SPI_Write_CommandRegister(STDBY);
	ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_Set_Auto_Scan_Sequence(0x00);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(Channel_Power_Down, 0);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_SPI_Write_ProgramRegister(Feature_Select, 0);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_Set_CH_Range_Select(Channel_0_Input_Range, VREF_0_25);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_Set_CH_Range_Select(Channel_1_Input_Range, VREF_0_25);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_Set_CH_Range_Select(Channel_2_Input_Range, VREF_0_25);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
    ADS8674_Set_CH_Range_Select(Channel_3_Input_Range, VREF_0_25);
    ADS_DELAY(DELAY_TIME);
}

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