这篇文章着眼于两个新的A/D转换器从模拟设备:AD7380和AD7381。
AD7380/AD7381是双通道同步采样逐次逼近寄存器（SAR）转换器。AD7380和AD7381分别为16位和14位转换器，最大吞吐量为4 MSPS。该设备具有全差分模拟输入，可接受较宽的共模范围。当外部参考电压为3.3 V时，AD7380和AD7381的典型信噪比（SNR）分别为92.5 dB和85.4 dB。
这些设备包含可用于提高信噪比的片上过采样块。AD7380/AD7381的尺寸为3毫米✕ 3毫米LFCSP封装。电机控制、数据采集系统和I/Q解调是AD7380/AD7381数据转换器的三种常见应用。
在本文的其余部分中，我们将进一步了解这些ADC的一些重要特性。
功能框图
AD7380/AD7381的功能框图如图1所示。
图1。图片由模拟器件.
有两个ADC模块“ADC A”和“ADC B”，它们由相同的“控制逻辑”和振荡器（“OSC”）同时操作。“ADC A”/“ADC B”的输出由过采样块处理，并最终传递到串行接口输出引脚（SDOA，SDOB/$$\overline{ALERT}$$）。ADC的两个通道表现出高匹配性。例如，对于AD7380，两个通道之间的增益误差匹配和零误差匹配分别为±0.002%FS（满标度）和±0.1 mV。
请注意，AD7380/AD7381包括一个内部2.5 V参考电压，可通过配置设备内的一些寄存器来激活该参考电压。有关引脚的功能说明，请参阅设备数据表.
过采样
这个AD7380/AD7381使用众所周知的过采样方法来提高性能。在该技术中，多个样本被捕获并平均以减少量化噪声和热噪声。片上过采样允许AD7380/AD7381与使用外部设备（如微控制器）执行过采样的设计相比，具有更快的处理时间。
这个AD7380/AD7381过采样有下面讨论的两种操作模式。
正常平均过采样
当激活这种操作模式时，ADC取给定数量的样本，将它们相加，并将结果除以样本数量。最终的平均值从ADC输出。为了产生另一个输出样本，ADC将取一组新的样本并对其进行处理(之前的样本集将被丢弃)。下面的图2显示了正常的平均过采样操作模式。
图2。图片由模拟器件.
如您所见，$$\overline{CS}$$的下降沿启动采样过程。对于每个$$\overline{CS}$$下降沿，取n个样本并求平均值。结果可在下次串行接口访问时读取。如下图3所示（参考“过采样率”列），AD7380/AD7381可以平均多达32个样本。
图3。图片由模拟器件.
正如预期的那样，增加过采样率可以提高信噪比；但是，它降低了输出数据速率。这就是为什么常规平均过采样方法适用于要求高信噪比但不考虑带宽的应用。表中显示的参数“RES”是一个配置位，在使用过采样操作模式时，可以将其设置为逻辑高。当“RES”=1时，用于表示ADC输出的位数增加2，以便输出数据能够适应通过过采样操作模式实现的更高性能。
请注意，使用正常平均过采样，我们可以应用$$\overline{CS}$$的下降沿来启动采样过程，但我们无法控制额外样本的采样瞬间。这些额外样本的采样瞬间实际上由设备内部确定。在某些应用中，这可能是一个缺点。
值得一提的是，ADC将根据过采样率（OSR）自动调整SPI接口的时钟频率，因为要传输的数据速率取决于OSR。
滚动平均过采样
此操作模式获取给定数量的采样，将它们相加，然后将结果除以采样数以生成ADC输出采样。正常平均过采样在计算平均值后丢弃样本集；使用滚动平均过采样时，在处理完成后不会清除样本集。相反，滚动方法使用FIFO缓冲区来保持给定数量的最近的前一个样本，并计算平均值。图4说明了滚动平均过采样操作模式。
图4。图片由模拟器件
滚动平均过采样方法支持8的最大OSR。使用此方法，吞吐量不受OSR值的影响。这就是为什么这种方法适用于需要高信噪比和高吞吐量的应用（见图5）。
图5。图片由模拟器件.
需要注意的是，滚动平均过采样方法的采样瞬间由$$\overline{CS}$$的下降沿确定（见图4）。因此，对于需要精确采样定时的应用，我们应该使用滚动平均过采样方法。
内部电压基准
如图1的方框图所示，AD7380/AD7381包含一个缓冲内部2.5 V参考电压。该参考电压的温度系数为10 ppm/°C。这可能不如外部参考电压，例如参考文献3425-EP，其温度系数为6 ppm/°C；但是，如果您需要更紧凑的设计，它会很有帮助。因此，对于更精确的参考或更高的动态范围，您可以考虑将外部电压基准连接到ReFIO引脚。外部参考电压可在2.5 V至3.3 V的范围内。
当内部参考激活时，其2.5 V输出在REFIO引脚上可用。该电压可由其他部件使用；但是，必须对其进行缓冲。
SPI接口
AD7380/AD7381使用串行接口与其他设备通信。如图6所示，芯片选择引脚上的下降沿$$\overline{CS}$$开始串行数据传输。此外，该下降沿启动ADC转换。
图6。图片由模拟器件.
请注意，有两种方式可以读取转换结果：串行双线模式和串行单线模式。双线模式需要较少数量的SCLK周期来传输数据，但需要连接的微控制器的两个I/O引脚。单线模式仅通过一个I/O引脚进行通信，但需要额外的时钟周期。
在本文中，我们介绍了AD7380/AD7381数据转换器的一些重要功能。这些双通道同时采样ADC结合了片上过采样块，以提供更高的信噪比。它们具有内部2.5 V参考块，支持双线和单线SPI通信。
