Texas Instruments ADS127L11 24位Delta-Sigma（Δ-Σ）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）在使用寬帶濾波器時數(shù)據(jù)速率高達400kSPS，使用低延遲濾波器時數(shù)據(jù)速率高達1067kSPS。該器件具有出色的交流性能、直流精度和低功耗（高速模式下為18.6mW）。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments ADS127L11 24位Δ-Σ ADC數(shù)據(jù)手冊.pdf

該器件集成了輸入和基準緩沖器，用于降低信號負載效應。低漂移調(diào)制器可實現(xiàn)出色的直流精度和低帶內(nèi)噪聲，從而提供出色的交流性能。電源可擴展架構(gòu)提供兩種速度模式來優(yōu)化數(shù)據(jù)速率、分辨率和功耗。數(shù)字濾波器可配置為寬帶或低延遲運行，允許在一個器件中優(yōu)化直流信號的寬帶交流性能或數(shù)據(jù)吞吐量。

串行接口具有菊花鏈功能，可通過隔離柵減少SPI I/O。輸入和輸出數(shù)據(jù)以及寄存器設(shè)置通過循環(huán)冗余校驗 (CRC) 功能進行驗證，以增強運行可靠性。小型3mm × 3mm WQFN和6.5mm × 4.4mm TSSOP封裝專為空間有限的應用而設(shè)計。Texas Instruments ADS127L11的額定工作溫度范圍為 –40°C至+125°C。

特性

• 可編程數(shù)據(jù)速率
  • 高達400kSPS（寬帶濾波器）
  • 高達 1.067MSPS（低延遲濾波器）
• 可選數(shù)字濾波器
  • 寬帶或低延遲
• 交流精度與直流精度
  • 動態(tài)范圍：111.5dB (200kSPS)
  • THD ：–120dB
  • INL（FS為0.9ppm）
  • 失調(diào)漂移：50nV/°C
  • 增益漂移：0.6ppm/°C
• 電源可擴展架構(gòu)
  • 高速模式：400kSPS，18.6mW
  • 低速模式：50kSPS，3.3mW
• 輸入和基準預充電緩沖器
• 內(nèi)部或外部時鐘
• 支持功能安全
  • 來輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計的文檔

簡化框圖

深入解析德州儀器ADS127L11 24位Δ-Σ ADC的技術(shù)特性與應用

德州儀器(TI)的ADS127L11是一款高性能24位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，專為精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計。本文將基于官方數(shù)據(jù)手冊，詳細分析該器件的關(guān)鍵特性、工作原理和典型應用場景。

一、ADS127L11核心特性概述

ADS127L11作為TI精密ADC系列的重要成員，具有以下突出特點：

1. ?高精度性能?：
   • 24位分辨率，最高400kSPS采樣率(寬帶濾波器模式)
   • 動態(tài)范圍達111.5dB(200kSPS)
   • 總諧波失真(THD)低至-120dB
   • 積分非線性(INL)僅為0.9ppm(滿量程)
2. ?靈活的數(shù)字濾波選項?：
   • 寬帶濾波器：提供優(yōu)異的頻率響應特性，適合交流信號測量
   • 低延遲濾波器：支持多種配置(sinc3/sinc4)，優(yōu)化直流信號測量
3. ?可擴展的功率架構(gòu)?：
   • 高速模式：400kSPS下功耗18.6mW
   • 低速模式：50kSPS下僅需3.3mW
4. ?集成功能增強可靠性?：
   • 輸入和參考預充電緩沖器
   • 內(nèi)部或外部時鐘選項
   • 功能安全支持文檔

二、架構(gòu)與工作原理

1. 模擬輸入結(jié)構(gòu)

ADS127L11采用全差分模擬輸入架構(gòu)(VIN = VAINP - VAINN)，支持兩種輸入范圍：

• 1x范圍：±VREF
• 2x范圍：±2·VREF（當VREF≤2.75V時可用）

器件集成了可編程的輸入預充電緩沖器，顯著降低了外部驅(qū)動器的帶寬要求。在高速模式下，輸入采樣電容的充電需求可建模為95μA/V的等效輸入電流。

2. Δ-Σ調(diào)制器

采用三階單環(huán)多比特結(jié)構(gòu)，具有5位內(nèi)部量化器。該設(shè)計在低功耗條件下實現(xiàn)了優(yōu)異的噪聲和線性度性能。為防止調(diào)制器飽和，輸入信號幅度需控制在特定限制內(nèi)，數(shù)據(jù)手冊圖8-7詳細展示了避免飽和的幅度限制曲線。

3. 數(shù)字濾波器系統(tǒng)

ADS127L11提供兩種可編程濾波器模式：

?寬帶濾波器?：

• 多級FIR設(shè)計，線性相位響應
• 低通帶波紋(<0.0004dB)
• 高阻帶衰減(>106dB)
• 群延遲恒定(34/fDATA)

?低延遲濾波器?：

• 支持sinc3/sinc4及其組合
• 優(yōu)化時間域特性，縮短采集時間
• 提供50/60Hz工頻抑制選項

三、關(guān)鍵性能參數(shù)詳解

1. 噪聲性能

在不同配置下，ADS127L11表現(xiàn)出卓越的噪聲性能：

2. 溫度穩(wěn)定性

ADS127L11在工業(yè)溫度范圍(-40°C至+125°C)內(nèi)保持出色性能：

• 偏移漂移：50nV/°C(典型值)
• 增益漂移：0.6ppm/°C(典型值)
• 長期穩(wěn)定性：<2μV偏移變化(1000小時)

四、典型應用設(shè)計指南

1. 抗混疊濾波器設(shè)計

針對400kSPS數(shù)據(jù)率(OSR=32)的應用，建議采用四階抗混疊濾波器：

• 目標：在12.8MHz(fMOD)處提供90dB衰減
• 實現(xiàn)：被動一階+主動二階+被動一階組合
• 關(guān)鍵元件：THS4551全差分放大器作為有源濾波器核心

2. 參考電壓設(shè)計

REF6041是高精度電壓參考的理想選擇：

• 22μF+0.1μF去耦電容直接放置在REFP/REFN引腳
• 啟用REFP預充電緩沖可降低參考驅(qū)動要求
• 參考輸入電流在高速模式下典型值為190μA/V(無緩沖時)

3. 電源設(shè)計建議

• AVDD1(5V)：串聯(lián)3Ω電阻后接1μF+0.1μF去耦
• AVDD2(1.8-5V)：1μF+0.1μF去耦
• IOVDD(1.8-5V)：1μF+0.1μF去耦
• CAPA/CAPD：各需1μF旁路電容

五、應用場景

ADS127L11特別適合以下高要求應用：

1. ?測試測量設(shè)備?：
   • 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ)
   • 振動分析儀器
   • 聲學測量
2. ?工業(yè)自動化?：
   • 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)
   • 高精度過程控制
3. ?醫(yī)療設(shè)備?：
   • 腦電圖(EEG)
   • 醫(yī)療成像前端
4. ?能源基礎(chǔ)設(shè)施?：
   • 電能質(zhì)量分析儀
   • 智能電網(wǎng)監(jiān)測

六、評估與開發(fā)支持

TI提供全面的技術(shù)支持資源：

• TINA-TI? SPICE模型用于濾波器仿真
• ADS127L11 CRC計算工具
• 同步采樣系統(tǒng)應用指南
• 參考設(shè)計(IEPE振動傳感器接口)

通過合理利用這些資源，工程師可以快速完成從概念驗證到量產(chǎn)的全流程開發(fā)。