由于ADC驅動SDO引腳，主機微控制器驅動CS、CONVST和SCLK引腳，因此可通過盡可能減少所有器件的引腳電容來實現最低功耗。

對于CS和CONVST引腳，開關頻率僅取決于吞吐速率。如前所述，SCLK頻率應設置為可支持的最大頻率，以便降低功耗。這并不矛盾：重要的是SCLK并不是自由運行——它應該僅在盡可能短的時間內激活，以便在SDO線路上傳播每個位檢驗的結果并控制轉換過程。這點依器件和分辨率而定，但通常為每位一個周期，再加上一些開銷;對于12位轉換器SPI接口，每次采樣約為16個SCLK周期。因此，SCLK的最小頻率為所需周期數乘以吞吐速率。

SDO線路的頻率取決于吞吐速率和轉換結果。雖然這個無法進行控制，但是設計人員應該了解它會對轉換功耗造成什么影響。當結果為101010…序列時，功耗最大;當結果為全1或全0時，功耗最小。

除了降低吞吐速率之外，減小VDRIVE電壓也可明顯降低功耗。模數轉換器通過單電源引腳或單獨的電源來為模擬電路和數字接口供電。使用單獨的VDRIVE電源時，設計靈活性更高并且無需電平轉換器，因為模數接口電壓可與SPI主機的電壓相匹配。為VDRIVE 選擇可用的最低電壓時，系統功耗將最低。

圖2比較了12位ADC在VDRIVE值為3 V和1.8 V時標準SPI接口(含CS、SDO和SCLK)的典型功耗要求與總容性負載的關系，其中吞吐速率為100 kSPS、每次轉換16個SCLK周期以及最差情況SDO輸出為1010。

圖2. 典型接口功耗與容性負載的關系

ADC電路設計的其它典型構成要素包括基準電壓源和運算放大器。不言而喻，應針對低功耗認真選擇這些元件。有些基準電壓源帶有關斷模式，以便在非活動期間降低功耗。放大器選擇視應用而定，因此應考慮到系統吞吐速率，以確保所選放大器能夠使ADC性能達到最佳，同時使功耗降至最低。

12位AD7091R專為低功耗應用而設計，具有一個SPI接口和一個片內精密2.5 V基準電壓源，采樣速率為1 MSPS。轉換通過CONVST引腳啟動。片內振蕩器控制轉換過程，使之能夠優化功耗。引腳電容很小，最大值為5 pF。寬輸入電壓范圍(2.7 V至5.25 V)允許集成到更廣泛的應用中，而不僅僅是電池供電應用。單獨的1.65 V至5.25 V VDRIVE電源則可降低功耗，并提高系統集成能力。

采樣速率為1 MSPS且VDD為3 V時，AD7091R功耗為349 μA(典型值)。由于其功率與吞吐速率成正比，因此100 kSPS時靜態電流為55 μA。不執行轉換但基準電壓源激活時，靜態電流為21.6 μA;在關斷模式下，電流僅為264 nA。AD7091R采用10引腳MSOP或LFCSP封裝。

驅動AD7091R的典型放大器包括AD8031(針對快速吞吐速率應用)和AD8420(針對較低帶寬應用)。采用2.7 V電源供電時，AD8031的靜態功耗為750 μA(典型值);采用5 V電源供電時，AD8420的靜態功耗為70 μA(典型值)。

圖3所示為通過CR2032鋰電池供電時AD7091R的典型功耗和計算得出的電池壽命?？梢郧宄闯觯S著吞吐速率降低，電池壽命明顯延長。

圖3. AD7091R電池壽命和功耗與吞吐速率的關系

與多數其它ADC相比，AD7091R可以在功耗預算上實現顯著節省效果。例如，與最接近的可用競爭產品(一款不帶內部基準電壓源的器件)相比時，對于1 MSPS吞吐速率，AD7091R可使功耗降低3倍(對于3 V電源，其功耗典型值為1 mW，而比較產品的功耗典型值為3.9 mW)。這相當于將CR2032電池壽命延長400小時。考慮需要外部基準電壓源的其它器件時，節省效果更為明顯。

結論

除延長電池壽命之外，降低功耗還有其它很多好處。產生的熱量變少，進而使尺寸變小。穩定性因溫度應力降低而得以提高。由于采用更小的元件，因此PCB尺寸得以縮小;另外，由于無需散熱器之類的配件，因此元件數量得以減少;這些使系統成本降低。

本文概述了系統設計人員在采用ADC的設計中優化功耗時應考慮到的幾個重要因素和好處。