AD7606分享——（8通道16位200ksps同步采样、双极性输入、硬件过采样、串/并口通信）

2022-11-30 14:40 作者:骑砍理财家 0人读过 | 我要投稿

AD7606这个片子用的人应该比较多，挺好用的一个片子，不过现在涨价了许多了。最早接触到这个芯片是我在做十五届智能车竞赛的时候，当时做的是电磁AI组，把车模的尺寸限的比较小，比如电磁前瞻只有5cm，然后需要在单片机上部署神经网络，根据AI算法控制车模循迹。当时用了两片AD7606，做16通道的同步采样，采集赛道电磁信号，然后训练什么的。设计的主控板如下图所示。

十六届智能车我也用了这个片子，当时做的是单车拉力组，基于STC16单片机，就是一辆通过前轮转向完成动态平衡和转向控制的电磁循迹自行车。当时绝大部分队伍的方案是用STC16的片内ADC外设，不一样的是我用了一片AD7606，属于是吊打STC16片内ADC了。这块板子算是我的得意之作了，好吧（国一单车一体板，稳定使用5个月）。如下图所示，顶上那片LQFP就是AD7606，然后同步采集右上角的五路电磁检波信号，与51单片机通过SPI串行通信。一方面减轻了51单片机的压力，一方面也提高采集的精度。

言归正传，这篇文章主要目的就是介绍一下这个芯片。对于一个ADC转换芯片，我们所关注的主要参数有那么几类：

(1)首先是ADC的类型是什么，是逐次逼近型SAR的还是∑-Δ ADC，大体分这么两类，一般认为，前者的话速度快，后者速度慢但是精度高。然后是ADC的输入通道，采集范围。

(2)其次是ADC转换的精度以及速度，这块其实有比较多的性能参数。最主要的是两点，一个是分辨率也就是ADC的位数（常说的12位、16位和24位等等），一个是转换速率（常说的ksps，Msps，即每秒采样千/百万次）。根据我们输入的幅度和ADC位数，便可计算得出ADC的分辨率，比如0~10V输入的16位ADC，那么它的分辨率就是10V/65536=0.154mv。位数和转换速率这两个参数可以让我们大致筛选ADC芯片了，在其基础之上，还有一些更加具体的性能参数描述，整理如下：

1.积分非线性误差INL：指的是在ADC输入范围内的每个点，其真实值与测量值之间误差最大的那个点，是ADC测量的绝对误差。

2.微分非线性误差DNL：指的是ADC输入范围内相邻的两个点间测量值的差值最大值，反映的是在整个输入范围内ADC测量的局部微观非线性情况，也就是说实际ADC并非完全线性。

3.信噪比SNR，信纳比SINAD，有效位数ENOB，总谐波失真THD

4.电源抑制比PSRR，交调失真，通道间隔离

对于AD7606，它的主要特性如下

可以看一下它的内部框图，不难发现，其实内部只一个16位SDA ADC，而设计了其模拟前端，同步采集保持8个通道的信号（更细节来说，有两个引脚用于控制前4个通道和后四个通道的转换，CONVST A/B）。再看左半部分的模拟前端，可以看到每个通道都配有一个运放作跟踪保持放大器，也就是缓冲器，可以简化外围电路设计，每个通道的等效输入阻抗固定为1MΩ，不受采样率的影响；然后是一个SECOND-ORDER LPF也就是二阶抗混叠滤波器，主要是因为SAR ADC的输入带宽比采样频率更高，需要用这个抗混叠滤波器过滤掉折回目标带宽的无用混叠信号。右上角可以看到芯片内部集成有2.5V LDO以及2.5V内部电压基准（也可以切换使用外部电压基准）。而再数字接口部分，有串行和并行两种方式可选，BUSY脚表示芯片工作状态（是否采集转换完成），RANGE则切换芯片的采集范围（±10V或±5V），OS 0/1/2是配置芯片硬件过采样脚（相当于芯片自己采集多少次数据然后取平均后输出），等等。

再看下AD7606的引脚，如下图所示。图中，绿色引脚表示数字输入接口，用于单片机配置AD7606的工作模式、控制AD7606的采集转换；蓝色引脚表示数字输出接口，用于单片机采集AD7606转换完成后返回的各通道结果，可以并口也可以串口；BUSY和FRSTDATA脚表示的是AD7606的工作状态，是否转换完成数据，单片机是否可以读结果；橙色引脚是8个ADC的输入通道，为单端输入，都顺序布置在芯片一侧；灰色线是芯片的地，等等的。