MCP3002 带SPI 串行接口的2.7V, 10 位 AD 转换器双通道

1.0 0.8 0.6 0.4
V DD = 5V fSAMPLE = 200 ksps
VDD = 2.7V fSAMPLE = 75 ksps
INL (LSB)
0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024
DAC 比较器
采样 和 保持电路 控制逻辑
10 位 SAR
说明
Microchip 的 MCP3002 是一款具有片上采样和保持电路 的 10 位逐次逼近型模数 （Analog-to-Digital， A/D）转 换器。 MCP3002 可被编程为单通道伪差分输入对或双 通道单 端输入。 指定差 分非线性 （Differential Nonlinearity， DNL）和 积 分 非 线 性 （Integral Nonlinearity， INL） 均为 ±1 LSB。它使用符合 SPI 协议 的简单串行接口与器件通信。器件在 5V 和 2.7V 工作电 压下的 转换速 率最高 分别为 200 ksps 和 75 ksps。 MCP3002 器件的工作电压范围很宽为 2.7V-5.5V。低电 流设计允许器件在典型待机电流仅为 5 nA 和典型工作 电流为 375 µA 的条件下工作。 MCP3002 以 8 引脚 MSOP、 PDIP、 TSSOP 和 150 mil SOIC 封装形式提供。
DOUT 波形 1*
* 波形 1 是内部条件将输出设定为高电平时的输出波 形，除非禁止输出。 † 波形 2 是内部条件将输出设定为低电平时的输出波 形，除非禁止输出。
图 1-2：
测试电路
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MCP3002
Positive INL
Negative INL
25
50
75
100
Sample Rate (ksps)
Sample Rate (ksps)
图 2-1： 线
积分非线性 （INL）—采样速率关系曲
图 2-4： 积分非线性 （INL）—采样速率关系曲 线 （VDD = 2.7V）
1.0 0.8 0.6 0.4
DOUT
3 kΩ 30 pF
VDD /2
V SS
tR 和 tF 的电压波形 DOUT tR tF VOH VOL
tEN 的电压波形
CS CLK DOUT tEN 1 2 3 4 B9
tDO 的电压波形 CS CLK tDO DOUT
tDIS 的电压波形 VIH 90% tDIS DOUT 波形 2† 10%
0.6 0.4
0.6 0.4
VDD = 2.7V
INL (LSB)
0.0 -0.2 -0.4 -0.6 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Negative INL
INL (LSB)
0.2
Positive INL
0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 0
使用8位分段与mcp3002进行spi通信模式11sclk的空闲状态为高电平cssclk10111213141516b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0mcu在sclk的上升沿在时钟的下降沿转换器输出数据锁存来自ad转换器的数据b7b6b5b4b3b2b1b0b9b8mcu发送的数据与时钟的下降沿对齐mcu接收的数据与时钟的上升沿对齐msbfsgldiffoddsign发送第一个8位时钟后将数据存储到mcu的接收寄存器发送第二个8位时钟后将数据存储到mcu的接收寄存器cssclk10111213141516b9b8b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b9b8mcu在sclk的上升沿锁存来自ad转换器的数据在时钟的下降沿mcu发送的数据与时钟的下降沿对齐b7发送第一个8位时钟后将数据存储到mcu的接收寄存器发送第二个8位时钟后将数据存储到mcu的接收寄存器msbfsgldiffoddsign无关位mcu接收的数据对齐与时钟的上升沿21294cbookpage15wednesdaymay20072
* 注：如果器件工作条件超过上述 “绝对最大值” ，可能会对器件造成 永久性损坏。上述值仅为运行条件极大值，我们不建议器件在该条件下 或该规范规定的范围以外运行。 器件长时间工作在最大值条件下，其稳 定性会受到影响。
VDD/VREF CH0 CH1 CLK DIN DOUT CS/SHDN
+2.7V 至 5.5V 电源和参考电压输 入 通道 0 模拟输入 通道 1 模拟输入 串行时钟 串行数据输入 串行数据输出 片选 / 关断输入
MCP3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02
带 SPI 串行接口的 2.7V 双通道 10 位 A/D 转换器
特性
10 位分辨率 ±1 LSB DNL （最大值） ±1 LSB INL （最大值） 模拟输入可编程为单端输入或伪差分输入对 片上采样和保持电路 SPI 串行接口 （模式 0,0 和模式 1,1） 单电源供电的电压范围：2.7V 至 5.5V 在 VDD = 5V 时的最大采样速率为 200 ksps 在 VDD = 2.7V 时的最大采样速率为 75 ksps 低功耗 CMOS 技术： - 5 nA 典型待机电流，最大 2 µA - 5V 时，工作电流最大为 550 µA • 工业级温度范围：-40°C 至 +85°C • 8 引脚 MSOP、 PDIP、 SOIC 和 TSSOP 封装 • • • • • • • • • •
电气特性
除非另外指明，否则所有参数均在以下条件下测得：VDD = 5V， TAMB = -40°C 至 +85°C， fSAMPLE = 200 ksps 以及 fCLK = 16*fSAMPLE 。 典型值的适用条件为 VDD = 5V 且 TAMB =25°C。 参数 转换速率： 转换时间 模拟输入采样时间 吞吐速率 直流精度： 分辨率 积分非线性误差 差分非线性误差 失调误差 增益误差 动态性能： 总谐波失真 信噪比和失真 （SINAD） 无失真动态范围 模拟输入： 在单端模式下， CH0 或 CH1 通道的输 入电压范围 在伪差分模式下， IN+ 的输入电压范围 在伪差分模式下， IN- 的输入电压范围 泄漏电流 开关电阻 采样电容 注 1： 2： RSS CSAMPLE IN+ INVSS INVSS-100 － － － － － － 0.001 1K 20 VDD VDD+INVSS+100 ±1 － － mV µA Ω pF 见图 4-1 见图 4-1 V THD SINAD SFDR － － － -76 61 78 － － － dB dB dB VIN = 0.1V 至 4.9V@1 kHz VIN = 0.1V 至 4.9V@1 kHz VIN = 0.1V 至 4.9V@1 kHz INL DNL － － － － 10 ±0.5 ±0.25 － － ±1 ±1 ±1.5 ±1 位 LSB LSB LSB LSB 温度变化时不会丢失编码 tCONV tSAMPLE fSAMPLE － － － 1.5 － 200 75 10 时钟周期 时钟周期 ksps ksps VDD = 5V VDD = 2.7V 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件
此参数仅为特征值，并未经过 100% 测试。 采样电容终将释放电荷，特别是在温度升高的时候，因此在温度等于或大于 70°C 时， fCLK ≥10 kHz。
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电气特性 （续）
除非另外指明，否则所有参数均在以下条件下测得：VDD = 5V， TAMB = -40°C 至 +85°C， fSAMPLE = 200 ksps 以及 fCLK = 16*fSAMPLE 。 典型值的适用条件为 VDD = 5V 且 TAMB =25°C。 参数 数字输入 / 输出： 数据编码格式 高电平输入电压 低电平输入电压 高电平输出电压 低电平输出电压 输入泄漏电流 输出泄漏电流 引脚电容 （所有输入 / 输出） 时序参数： 时钟频率 时钟高电平时间 时钟低电平时间 CS 下降至 CLK 出现第一个上升沿的时 间 数据输入建立时间 数据输入保持时间 CLK 下降到输出数据有效的时间 CLK 下降到输出使能的时间 CS 上升到禁止输出的时间 CS 禁止时间 Dout 上升时间 Dout 下降时间 电源要求： 工作电压 工作电流 待机电流 温度范围： 规定的温度范围 工作温度范围 存储温度范围 封装热阻： 热电阻， 8L-PDIP 热电阻， 8L-SOIC 热电阻， 8L-MSOP 热电阻， 8L-TSSOP 注 1： 2： θJA θJA θJA θJA － － － 85 163 206 124 － － － － °C/W °C/W °C/W °C/W TA TA TA -40 -40 -65 － － － +85 +85 +150 °C °C °C V DD IDD IDDS 2.7 － － － － 525 300 0.005 5.5 650 － 2 V µA µA VDD = 5.0V， DOUT 空载 VDD = 2.7V， DOUT 空载 CS = VDD = 5.0V fCLK tHI ILO tSUCS tSU tHD tDO tEN tDIS tCSH tR tF － － 140 140 100 － － － － － － 310 － － － － － － － － － － － － － － － － 3.2 1.2 － － － 50 50 125 200 125 200 100 － 100 100 MHz MHz ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns 见测试电路图 1-2 注 1 见测试电路图 1-2 注 1 VDD = 5V，见图 1-2 VDD = 2.7V，见图 1-2 VDD = 5V，见图 1-2 VDD = 2.7V，见图 1-2 见测试电路图 1-2 注 1 VDD = 5V （注 2） VDD = 2.7V （注 2） VIH VIL VOH VOL ILI ILO CIN， Cout 0.7 VDD － 4.1 ? -10 -10 － － 标准二进制 － － － － － － － 0.3 VDD － 0.4 10 10 10 V V V V µA µA pF IOH = -1 mA， VDD = 4.5V IOL = 1 mA， VDD = 4.5V VIN = VSS 或 VDD VOUT = VSS 或 VDD VDD = 5.0V （注 1） TAMB = 25 ， f = 1 MHz 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件
移位 寄存器
CS/SHDN
DIN
CLK
DOUT
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1.0
1.1
电气特性
绝对最大值 *
引脚功能表
名称 功能
VDD.........................................................................7.0V 所有输入和输出 相对于 VSS 的电压 ...................-0.6V 至 VDD +0.6V 存储温存 ............................................ -65°C 至 +150°C 通电时的环境温度 ............................. -65°C 至 +125°C 所有引脚的 ESD 保护 （HBM） .......................... > 4 kV
此参数仅为特征值，并未经过 100% 测试。 采样电容终将释放电荷，特别是在温度升高的时候，因此在温度等于或大于 70°C 时， fCLK ≥10 kHz。
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tCSH CS
tSUCS tHI tLO
2.0
注：
典型性能曲线
以下图表来自有限数量样本的统计结果，仅供参考。所列出的性能特性未经测试，不做任何保证。一些图表 中列出的数据可能超出规定的工作范围 （例如，超出了规定的电源电压范围） ，因此不在担保范围内。
注： 除非另外指明，否则工作条件如下：VDD ＝ 5V， fSAMPLE = 200 ksps，fCLK = 16* fSAMPLE 且 TA = 25°C
封装类型
PDIP、MSOP、 SOIC 和 TSSOP CS/SHDN CH0 CH1 VSS 1 2 3 4 8 7 6 5 VDD/VREF CLK DOUT DIN
MCP3002
功能框图
VDD VSS
应用
• • • • 传感器接口 过程控制 数据采集 电池供电系统
CH0 CH1
输入 通道 多路开关
CLK tSU DIN tHD
MSB 输入 tEN tDO 空位 MSB 输出 tR tF LSB tDIS
DOUT
图 1-1：
串行时序
tR、 tF 以及 tDO 的负载电路 1.4V 3 kΩ t DIS 和 tEN 的负载电路 测试点 VDD 测试点 DOUT CL = 30 pF tDIS 波形 2 tEN 波形 tDIS 波形 1