3 瞬态电流

瞬态电流方面的一个挑战是，由于 ADC 的工作条件和周围电路不同，瞬态电流的幅度和持续时间可能会有很大差异。因此，ADC 数据表很少指定瞬态电流。然而，通过使用示波器探测与电源走线串联的小电阻，可以测量给定系统配置下的瞬态电流。然后，您可以使用欧姆定律来确定产生的电流。

ADS1261 具有一个评估模块 (EVM)，该模块在电源输出和 ADC AVDD 引脚之间集成了一个小阻值电阻。图 1 展示了包含 10Ω 测量电阻器 (R33) 的相关部分 EVM 原理图。通过测量该电阻器上的平均或瞬态压降，然后除以 10Ω，便可分别计算出 ADS1261 汲取的平均或瞬态电流。我在各种条件下执行了多项测试，以便更好地了解此 ADC 的瞬态电流行为。

第一个瞬态电流测试是上电测试，其中在 AVDD 和接地端之间安装了推荐的 10µF (C23) 和 0.1µF (C24) 去耦电容器。图 2 显示了这些条件下的 ADS1261 瞬态电流。

根据表 1 中的 ADS1261 电源规格，PGA 禁用时的平均电流为 2.7mA（典型值）或 4.5mA（最大值）。然而，图 2 中的蓝色箭头指向 ADS1261 最初加电时出现的 250mA 瞬态尖峰。此瞬态是数据表中规定的典型电流的 90 倍以上、最大电流的 55 倍以上。当 ADC 发生任何状态变化时，也可能会出现类似的电流尖峰。

图 2 中的绿色箭头指示为去耦电容器充电所需的第二个瞬态电流。在正常工作条件下，去耦电容器会存储补充电荷，以便在发生瞬变时提供额外电流。这种额外的电荷有助于保持稳定的电源电压，从而使 ADC 操作不受影响。但是，当系统上电时，电容器必须从未充电状态充电至电源电压。未加电的电容器在系统上电瞬间的行为类似于短路，从而会导致大浪涌电流。浪涌电流的幅度随着去耦电容器值的增加而增大。

为了仅测量 ADC 所需的瞬态电流，第二个瞬态电流测试移除了图 1 中 AVDD 与接地端之间推荐的 10µF 和 0.1µF 去耦电容器。图 3 显示了这些条件下的 ADS1261 瞬态电流。

图 1 中的 45mA 瞬态尖峰仅表示 ADC 因开关而需要的上电电流。正如预期的那样，与在安装去耦电容器的情况下会出现 250mA 尖峰相比，仅 ADC 时的瞬态电流会更小。不过，虽然这样会降低瞬态电流的幅度，但代价是 ADC 达到稳态电流所需的时间明显延长，因为电容器不再提供任何补充电荷。此外，这个 45mA 的瞬态电流仍是表 1 中所列最大 ADC 电流规格 (4.5mA) 的 10 倍。

我执行了第三组测试，以验证不同的功能也会导致瞬态电流尖峰。启用 ADS1261 VREF 就是这种会产生尖峰的功能。图 4 显示了此瞬态电流的观察行为。

根据表 1，ADS1261 VREF 的典型电流为 0.2mA。在 PGA 禁用 (2.7mA) 且内部 VREF 启用的情况下运行 ADC 时，应该产生 2.9mA 的总电流。然而，图 4中测得的瞬态电流为 60mA，比预期值大 20 倍以上。此瞬态电流主要来源于为 VREF 输出引脚和接地端之间的滤波电容器充电所需的浪涌电流。

图 4 中存在一个有趣的特性，那就是电流需求在整个瞬态脉冲中基本上一直保持在 60mA。此行为是 ADS1261 内部 VREF 中设计的固有电流限制造成的，这有助于在 REFOUT 引脚接地短路时保护 ADC。

我执行了一些额外的功能测试，这些测试没有显示任何可测量的瞬态电流，但我没有测试所有的运行条件。另外，还应注意，这种行为并不限于 ADS1261；所有精密 ADC 上都可以观察本文中所述的瞬态电流。