思瑞浦最新16位8通道同步采样模数转换器—TPAFE5160

模数转换器（ADC）是思瑞浦（3PEAK）持续创新与耕耘的重点产品系列。思瑞浦（3PEAK）最新推出16位8通道同步采样模数转换器——TPAFE5160，内置高压钳位电路、可编程增益放大器、低通滤波器和ADC驱动器，以及高精度基准源，实现了完整的集成式低噪声采样链路。

TPAFE5160广泛应用于继电保护、配电自动化、工业自动化和控制、储能、数字电源、自动化测试设备等领域。

TPAFE5160

产品特色

TPAFE5160内置16位8通道同步采样ADC，每通道均可达350kSPS吞吐速率。

输入范围：±10V或±5V。

模拟输入端阻抗达到1MΩ，且具有输入钳位保护，输入耐压可达±30V， 满足工业、电力等复杂环境应用中的高耐压需求。

内置2.5V电压基准，典型温漂10ppm/℃。

输出接口通信可灵活选择SPI或并口通信。

图1. TPAFE5160内部框图

TPAFE5160

产品关键指标

在电力继电保护等应用中， 系统需要使用ADC芯片对电压和电流进行同步采样，以准确分析功率和谐波。以电力测量设备为例，在输入信号满摆幅的1/20甚至1/40的范围内，均需达到千分之二的精度；且在-40~85℃的苛刻环境下均要满足精度要求。这要求ADC的信噪比、线性度、谐波失真等各项关键指标都要达到相应水平，且在高低温下都要有稳定表现。

TPAFE5160具备同步采样、高速、低噪声、高线性度等特点，满足此类场合需求。TPAFE5160的部分关键指标和全温表现如下：

01信噪比和谐波失真

信噪比和谐波失真，是ADC的关键动态参数，体现了噪声水平和测量交流信号时的线性度。

TPAFE5160输入信号SNR全温范围稳定在90dB左右，谐波失真则在-103dB以下。如下图2所示（fin=1kHz sine wave）：

@-40℃

@25℃

@125℃

图2.

02

积分非线性INL与差分非线性DNL

INL和DNL是ADC的关键直流参数，体现了测量直流信号的线性度水平。TPAFE5160的非线性误差实测值小于1LSB(1LSB为输入满摆幅的十万分之一点五)：

INL典型值正负0.7LSB，高低温1LSB，如下图3所示。

图3.

DNL典型值正负0.5LSB，高低温0.6LSB，如下图4所示。

图4.

03

电压基准性能

TPAFE5160同时支持内部电压基准和外部电压基准工作方式，内部电压基准典型温漂性能为10ppm/℃。-40℃~125℃全温漂性能如下图5所示。

图5.

04

输出数据速率和接口

TPAFE5160转换时间和采样时间之和小于3uS，每通道ADC可支持350kSPS连续采样。TPAFE5160支持并口输出模式和SPI串口输出模式。在串口模式下，DOUTA、DOUTB分别对应前后各4个通道ADC的转换数据输出。

05

ESD

TPAFE5160的ESD表现处于行业领先，可提高在应用中抗静电干扰的能力。如下表1所示：

表1.

06

输入口耐压

ADC输入耐压最高可达±30V。应用中由于系统过压、过流或者短路等各种场景可能会在输入端引入高压波动，TPAFE5160对此有更强的抵抗能力。如下图6所示。

图6.

TPAFE5160

典型应用场景

如下图7为多路电压/电流采集的典型应用框图。TPAFE5160只需要单端5V供电，即可支持8路高达±10V的信号输入，也可通过切换外置模拟开关，扩展支持更多路信号的采集。同时，思瑞浦（3PEAK）可为客户提供完整的信号链解决方案，包括运算放大器、仪表放大器等各种通用和特殊放大器、模数转换器、数模转换器、接口芯片、数字隔离器、电源（线性电源LDO、开关电源 DC-DC）等产品。

图7.

上电或者掉电过程中，若电源电压低于最低工作电压时，内部电路节点是不可控的状态，具体的表现与外部电路有关，运放输出可能会出现异常，如出现短时间的脉冲（Glitch）。在一些应用场景如过流保护、过压保护，会采用运放做信号放大或者用做比较器；该Glitch可能会让系统误认为发生了过流或者过压，从而引起误动作。在电力监控、工业自动化、电梯等安全性要求高的应用，若发生误动作，可能会产生严重后果。

350kSPS、16位8通道同步采样ADC--TPAFE5160凭借高精度、高速、全温稳定性、高耐压的特性，能更好地满足继电保护、配电自动化、工业自动化和控制、储能、数字电源、自动化测试设备等行业的应用需求。思瑞浦（3PEAK）将持续专注高性能ADC产品创新研发，为工业、电力等行业发展需求提供关键技术支持。

TPAFE5160

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来源：3PEAK思瑞浦