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数据手册产品特性吞吐速率：2 MSPS（最大值） INL：±1.0 LSB（±3.8 ppm，最大值）保证18位无失码低功耗 9.5 mW（2 MSPS，仅VDD） 80 μW (10 kSPS)，16 mW（2 MSPS）（总计） SNR：100.5 dB（典型值，1 kHz），99 dB（典型值，100 kHz） THD：-123 dB（典型值，1 kHz），-100 dB（典型值，100 kHz）易用特性可降低系统功耗和复杂性输入过压箝位电路减少了非线性输入电荷反冲高阻态模式长采集阶段输入范围压缩快速转换时间支持很低的SPI时钟速率 SPI可编程模式、读/写能力、状态字差分模拟输入范围：±VREF 0 V至VREF（VREF在2.4 V至5.1 V之间）单电源工作：1.8 V，逻辑接口电压：1.71 V至5.5 V SAR架构：无延迟/流水线延迟保证工作：−40°C至125°C 串行接口SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容以菊花链形式连接多个ADC，并能提供繁忙指示 10引脚封装：3 mm × 3 mm LFCSP和3 mm × 4.90 mm MSOP 封装应用自动测试设备机器自动化医疗设备电池供电设备精密数据采集系统 18位、2 MSPS精密 SAR差分ADC AD4003 概述 AD4003是一款低噪声、低功耗、高速、18位、2 MSPS精密逐次逼近型寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC)。它集成了易用特性，可降低信号链的功耗和复杂性，支持较高的通道密度。高阻态模式与长采集阶段的结合，无需使用专用的高功耗、高速ADC驱动器即可扩展直接驱动此ADC的低功耗精密放大器的范围，同时仍能实现出色的性能。输入范围压缩特性可使ADC驱动放大器和ADC采用公共供电轨供电，而无需采用负电源供电，同时保留完整的ADC代码范围。低串行外设接口 (SPI) 时钟速率要求降低了数字输入/输出功耗，拓宽了处理器选项并简化了横跨数字隔离发送数据的工作过程。 AD4003采用1.8 V电源供电，具有±VREF全差分输入范围，VREF 范围为2.4 V至5.1 V。在turbo模式下，AD4003在2 MSPS时以 75 MHz SCK速率（最小值）工作的功耗仅为16 mW，可实现 ±1.0 LSB INL（±3.8 ppm，最大值）、保证18位无失码和100.5 dB SNR（典型值）。基准电压由外部提供，并且可以独立于电源电压。 SPI兼容型多功能串行接口提供七种不同的模式，包括能够利用SDI输入将几个ADC以菊花链形式连接到一条三线式总线上，并提供可选的繁忙指示。利用独立VIO电源，AD4003可与1.8 V、2.5 V、3 V和5 V逻辑兼容。 AD4003采用10引脚MSOP或10引脚LFCSP封装，工作温度范围为 −40°C至+125°C。该器件与16位、2 MSPS AD4000引脚兼容。功能框图 407V VQ 7V 32µH 30:V VTGH VTGH14 2 VTGH VTGH14 2 KP- KP– HKIH/Z OQFG TGH CF6225 3:/DKV UCT CFE ENCOR URCP EQORTGUUKQP VFF VWTDQ OQFG UGTKCN KPVGTHCEG UVCVWU DKVU VKQ UFK UEM UFQ EPV 30:V VQ 7V 5/WKTG QT 6/WKTG URK KPVGTHCEG (FCKUY EHCKP. EU+ IPF 图1. 3 2 2 / 9 7 9 6 3 Rev. 0 Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. ©2016 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Tel: 781.329.4700 Technical Support www.analog.com/cn ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供的最新英文版数据手册。

AD4003*产品页面快速链接内容最后更新日期：2017/2/23 类似器件查看类似器件的参数搜索。评估套件 • AD4000系列16/18位精密SAR ADC的评估板文档数据手册 • AD4003：18位、2 MSPS精密SAR差分ADC数据手册用户指南 • UG-1042：AD4000系列16/18位精密SAR ADC评估板软件与系统要求 • AD4000系列FPGA器件驱动工具和仿真 • AD4000系列IBIS模型参考设计 • CN0385 设计资源 • AD4003材料声明 • PCN-PDN信息 • 质量和可靠性 • 原理图符号和PCB封装讨论查看在线技术支持论坛上关于AD4003的所有讨论。申请样片与购买访问产品页面以查看定价。技术支持提交技术问题或查找所在区域的技术支持电话号码。文档反馈提交有关该数据手册的反馈。此页由ADI公司动态产生并插入本数据手册。此页内容的动态变更不会触发产品数据手册版本号或内容的变更。此动态页面可能会经常更改。

AD4003 目录产品特性 ............................................................................................ 1 应用..................................................................................................... 1 概述..................................................................................................... 1 功能框图 ............................................................................................ 1 修订历史 ............................................................................................ 2 技术规格 ............................................................................................ 3 时序规格 ....................................................................................... 5 绝对最大额定值 ............................................................................... 7 ESD警告 ........................................................................................ 7 引脚配置和功能描述 ...................................................................... 8 术语..................................................................................................... 9 典型性能参数 ................................................................................. 10 工作原理 .......................................................................................... 14 电路信息 ..................................................................................... 14 转换器操作 ................................................................................ 14 传递函数 ..................................................................................... 15 应用信息 .......................................................................................... 16 典型连接图 ................................................................................ 16 模拟输入 ..................................................................................... 17 修订历史 2016 年 10 月—修订版 0：初始版数据手册驱动放大器选择 ....................................................................... 19 易驱动特性 ................................................................................ 19 基准电压输入 ........................................................................... 21 电源 ............................................................................................. 21 数字接口 .................................................................................... 21 寄存器读/写功能 ...................................................................... 22 状态字 ......................................................................................... 24 CS模式（三线Turbo模式） .................................................. 25 CS模式（三线式且无繁忙指示） ........................................ 26 CS模式（三线式且有繁忙指示） ........................................ 27 CS模式（四线Turbo模式） .................................................. 28 CS模式（四线式且无繁忙指示） ........................................ 29 CS模式（四线式且有繁忙指示） ........................................ 30 菊花链模式 ................................................................................ 31 布局布线指南 ........................................................................... 32 评估AD4003性能 ..................................................................... 32 外形尺寸 ......................................................................................... 33 订购指南 .................................................................................... 33 Rev. 0 | Page 2 of 33

数据手册技术规格 AD4003 除非另有说明，VDD = 1.71 V至1.89 V；VIO = 1.71 V至5.5 V；VREF = 5 V；所有规格的温度范围为TMIN至TMAX，禁用高阻态模式，禁用跨度压缩，使能turbo模式 (fS = 2 MSPS)。表1. 参数分辨率模拟输入电压范围工作输入电压共模输入范围共模抑制比 (CMRR) 模拟输入电流吞吐速率完整周期转换时间采集阶段1 吞吐速率2 瞬态响应3 直流精度无失码积分线性误差差分线性误差跃迁噪声零电平误差零电平误差漂移4 增益误差增益误差漂移4 电源灵敏度 1/f噪声5 交流精度动态范围总RMS噪声 fIN = 1 kHz，−0.5 dBFS，VREF = 5 V 信噪比 (SNR) 无杂散动态范围 (SFDR) 总谐波失真 (THD) 信纳比 (SINAD) 过采样动态范围 fIN = 1 kHz，−0.5 dBFS，VREF = 2.5 V SNR SFDR THD SINAD 最小值 18 −VREF −VREF × 0.8 −0.1 0.1 × VREF VREF/2 − 0.125 测试条件/注释 VIN+ − VIN− 使能跨度压缩 VIN+、VIN−至GND 使能跨度压缩 fIN = 500 kHz 采集阶段，T = 25°C 使能高阻态模式，以2 MSPS转换直流输入 VDD = 1.8 V ± 5% 带宽 = 0.1 Hz至10 Hz 过采样比 (OSR) = 256，VREF = 5 V 93.5 93 500 290 0 18 −1.0 −3.8 −0.75 −7 −0.21 −26 −1.23 99 98.5 典型值最大值 VREF/2 68 0.3 1 +VREF +VREF × 0.8 VREF + 0.1 0.9 × VREF VREF/2 + 0.125 290 250 ±0.4 ±1.52 ±0.3 0.8 ±3 1.5 6 101 31.5 100.5 122 −123 100 122 94.5 122 −119 94 320 2 +1.0 +3.8 +0.75 +7 +0.21 +26 +1.23 单位位 V V V V V dB nA µA ns ns ns MSPS ns 位 LSB ppm LSB LSB LSB ppm/°C LSB ppm/°C LSB µV p-p dB µV rms dB dB dB dB dB dB dB dB dB Rev. 0 | Page 3 of 33

数据手册参数 fIN = 100 kHz，−0.5 dBFS，VREF = 5 V SNR THD SINAD fIN = 400 kHz，−0.5 dBFS，VREF = 5 V SNR THD SINAD −3 dB输入带宽孔径延迟孔径抖动基准电压源电压范围 (VREF) 电流过压箝位 IIN+/IIN− VIN+/VIN−（最大IIN+/IIN−时） VIN+/VIN−箝位开/关阈值停用时间 REF电流（最大IIN+/IIN−时）数字输入逻辑电平输入低电压，VIL 输入高电压，VIH 输入低电流，IIL 输入高电流，IIH 输入引脚电容数字输出数据格式流水线延迟输出低电压，VOL 输出高电压，VOH 电源 VDD VIO 待机电流功耗仅VDD 仅REF AD4003 测试条件/注释 2 MSPS，VREF = 5 V VREF = 5 V VREF = 2.5 V VREF = 5 V VREF = 2.5 V VREF = 5 V VREF = 2.5 V VIN+/VIN− > VREF VIO > 2.7 V VIO ≤ 2.7 V VIO > 2.7 V VIO ≤ 2.7 V ISINK = 500 µA ISOURCE = −500 µA VDD = 1.8 V，VIO = 1.8 V，T = 25°C VDD = 1.8 V，VIO = 1.8 V，VREF = 5 V 10 kSPS，禁用高阻态模式 1 MSPS，禁用高阻态模式 2 MSPS，禁用高阻态模式 1 MSPS，使能高阻态模式 2 MSPS，使能高阻态模式 2 MSPS，禁用高阻态模式 2 MSPS，禁用高阻态模式最小值 2.4 5.25 2.68 −0.3 −0.3 0.7 × VIO 0.8 × VIO −1 −1 典型值最大值 99 −100 96.5 91.5 −94 90 10 1 1 1.1 5.4 3.1 5.4 2.8 360 100 6 5.1 50 50 +0.3 × VIO +0.2 × VIO VIO + 0.3 VIO + 0.3 +1 +1 串行18位二进制补码转换完成后转换结果立即可用 VIO − 0.3 1.71 1.71 1.8 1.6 80 8 16 10 20 9.5 5.5 0.4 1.89 5.5 18.5 24.5 单位 dB dB dB dB dB dB MHz ns ps rms V mA mA mA V V V V ns µA V V V V µA µA pF V V V V µA µW mW mW mW mW mW mW Rev. 0 | Page 4 of 33

数据手册参数仅VIO 每次转换的能量温度范围额定性能测试条件/注释 2 MSPS，禁用高阻态模式 TMIN至TMAX 最小值 −40 典型值 1.0 8 最大值 +125 单位 mW nJ/采样 °C AD4003 1 采集阶段是指ADC以2 MSPS的吞吐速率运行时，可用于输入采样电容采集新输入的时间。 2 要实现2 MSPS的吞吐速率，必须使能turbo模式且SCK最低速率为75 MHz。不同工作模式下可以实现的最大吞吐速率参见表4。 3 瞬态响应是指ADC以±1 LSB精度采集一个满量程输入阶跃所需的时间。 4 通过特性保证最小值和最大值，未经生产测试。 5 参见图18所示的1/f噪声图。时序规格除非另有说明，VDD = 1.71 V至1.89 V；VIO = 1.71 V至5.5 V；VREF = 5 V；所有规格的温度范围为TMIN至TMAX，禁用高阻态模式，禁用跨度压缩，使能turbo模式 (fS = 2 MSPS)。1 最小值典型值最大值单位 290 500 10 9.8 12.3 20 25 3 3 1.5 190 60 2 2 12 2 2 320 7.5 10.5 10 13 20 290 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns 表2. 数字接口时序参数转换时间—CNV上升沿至数据可用采集阶段2 转换间隔时间 CNV脉冲宽度（CS模式）3 SCK周期（CS模式）4 VIO > 2.7 V VIO > 1.7 V SCK周期（菊花链模式）5 VIO >2.7 V VIO > 1.7 V SCK低电平时间 SCK高电平时间 SCK下降沿至数据仍然有效延迟时间 SCK下降沿至数据有效延迟时间 VIO >2.7 V VIO >1.7 V CNV或SDI低电平至SDO D17 MSB有效延迟时间（CS模式） VIO >2.7 V VIO >1.7 V CNV上升沿至第一SCK上升沿延迟时间最后一个SCK下降沿至CNV上升沿延迟时间6 CNV或SDI高电平或最后一个SCK下降沿至SDO高阻态（CS模式） CNV上升沿至SDI有效建立时间 CNV上升沿至SDI有效保持时间（CS模式） CNV上升沿至SCK有效保持时间（菊花链模式） SCK上升沿至SDI有效建立时间（菊花链模式） SCK上升沿至SDI有效保持时间（菊花链模式） 1 时序电压电平参见图2。 2 采集阶段是指ADC以2 MSPS的吞吐速率运行时，可用于输入采样电容采集新输入的时间。 3 针对turbo模式，tCNVH必须与tQUIET1最小值一致。 4 要实现2 MSPS的吞吐速率，必须使能turbo模式且SCK最低速率为75 MHz。 5 假设SCK为50%占空比。 6 SINAD与tQUIET2的关系参见图22。符号 tCONV tACQ tCYC tCNVH tSCK tSCK tSCKL tSCKH tHSDO tDSDO tEN tQUIET1 tQUIET2 tDIS tSSDICNV tHSDICNV tHSCKCNV tSSDISCK tHSDISCK Rev. 0 | Page 5 of 33

数据手册表3. 寄存器读/写时序参数读/写操作 CNV脉冲宽度1 SCK周期 VIO > 2.7 V VIO > 1.7 V SCK低电平时间 SCK高电平时间读操作 CNV低电平至SDO D17 MSB有效延迟时间 VIO > 2.7 V VIO > 1.7 V SCK下降沿至数据仍然有效 SCK下降沿至数据有效延迟时间 VIO >2.7 V VIO >1.7 V CNV上升沿到SDO高阻态写操作 SCK上升沿至SDI有效建立时间 SCK上升沿至SDI有效保持时间 CNV上升沿至SCK沿保持时间 CNV下降沿至SCK有效沿建立时间 1 针对turbo模式，tCNVH必须与tQUIET1最小值一致。符号 tCNVH tSCK tSCKL tSCKH tEN tHSDO tDSDO tDIS tSSDISCK tHSDISCK tHCNVSCK tSCNVSCK AD4003 最小值典型值最大值单位 10 9.8 12.3 3 3 1.5 2 2 0 6 10 13 7.5 10.5 20 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns X% VKQ3 vFGNCY VKH4 VKN4 Y% VKQ3 vFGNCY VKH4 VKN4 3HQT VKQ ≤ 409V. X = :2. CPF Y = 42; HQT VKQ > 409V. X = 92. CPF Y = 520 4OKPKOWO VKH CPF OCXKOWO VKN WUGF0 UGG FKIKVCN KPRWVU URGEKHKECVKQPU KP VCDNG 30 4 2 2 / 9 7 9 6 3 表4. 不同工作模式可实现的吞吐速率参数吞吐速率，CS模式三线和四线Turbo模式三线和四线Turbo模式及六状态位三线和四线模式三线和四线模式及六状态位图2. 时序电压电平测试条件/注释 fSCK = 100 MHz, VIO ≥ 2.7 V fSCK = 80 MHz, VIO < 2.7 V fSCK = 100 MHz, VIO ≥ 2.7 V fSCK = 80 MHz, VIO < 2.7 V fSCK = 100 MHz, VIO ≥ 2.7 V fSCK = 80 MHz, VIO < 2.7 V fSCK = 100 MHz, VIO ≥ 2.7 V fSCK = 80 MHz, VIO < 2.7 V Rev. 0 | Page 6 of 33 最小值典型值最大值单位 MSPS MSPS MSPS MSPS MSPS MSPS MSPS MSPS 2 2 2 1.78 1.75 1.62 1.59 1.44

AD4003 热阻热性能与印刷电路板 (PCB) 设计和工作环境直接相关。必须慎重对待PCB散热设计。表6. 热阻 θJA 147 114 θJC 38 33 封装类型 RM-101 CP-10-91 1 测试条件1：热阻仿真值基于2S2P JEDEC PCB。参见“订购指南”部分。单位 °C/W °C/W ESD警告 ESD（静电放电）敏感器件。带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量ESD 时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。数据手册绝对最大额定值表5. 参数模拟输入 IN+、IN−至GND1 电源电压 REF、VIO至GND VDD至GND VDD至VIO 数字输入至GND 数字输出至GND 存储温度范围结温引脚温度，焊接 ESD额定值人体模型机器模型场感应充电装置模型额定值 −0.3 V至VREF + 0.4 V或±50 mA -0.3 V至+6.0 V -0.3 V至+2.1 V -6 V至+2.4 V −0.3 V至VIO + 0.3 V −0.3 V至VIO + 0.3 V -65°C至+150°C 150°C 260°C回流，依据JEDEC J-STD-020 4 kV 200 V 1.25 kV 1 有关IN+和IN−的解释，请参见“模拟输入”部分。注意，等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永久性损坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能够正常工作。长期在超出最大额定值条件下工作会影响产品的可靠性。注意，箝位不能无限长时间地承受过压条件。 Rev. 0 | Page 7 of 33

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