該ADS127L21是一款 24 位、Δ-Σ （ΔΣ）、模數(shù)轉換器 （ADC），具有可編程數(shù)字濾波器。該數(shù)字濾波器使用寬帶濾波器的數(shù)據(jù)速率高達 512kSPS，使用低延遲濾波器的數(shù)據(jù)速率高達 1365kSPS。該器件提供了交流性能和直流精度的完美組合，功耗低。

可編程無限和有限脈沖響應（IIR 和 FIR）數(shù)字濾波器允許自定義濾波器配置文件，例如 A 加權補償和頻率陷波濾波器。寬帶或低延遲濾波器選項可在一臺器件中優(yōu)化交流信號性能或直流信號的數(shù)據(jù)吞吐量。
*附件：ads127l21.pdf

低漂移調制器可實現(xiàn)出色的直流精度和低寬帶噪聲，從而實現(xiàn)出色的交流性能。功耗可擴展架構具有四種速度模式，可優(yōu)化數(shù)據(jù)速率、分辨率和功耗。信號和基準輸入緩沖器可減少驅動器負載，從而提高精度。

串行接口具有菊花鏈功能，可減少隔離柵上的信號線數(shù)量。SPI輸入數(shù)據(jù)和寄存器存儲器內容通過循環(huán)冗余校驗（CRC）進行驗證，以提高運行可靠性。

小型 3mm × 3mm WQFN 封裝專為空間有限的應用而設計。該器件完全符合–40°C至+125°C溫度范圍的額定工作。

特性

• 可編程 FIR 濾波器
• 可編程 IIR 濾波器
• 寬帶或低延遲濾波器模式
• 可編程數(shù)據(jù)速率：
  • 寬帶濾波器：512kSPS
  • 低延遲濾波器：1.365MSPS
• 轉換延遲（低延遲過濾器）：3μs
• 交流精度與直流精度：
  • 動態(tài)范圍 （200kSPS）：111.5dB（典型值）
  • 總諧波差：–125dB（典型值）
  • INL：0.4ppm 的 FSR（典型值）
  • 失調漂移：50nV/°C（典型值）
  • 增益漂移：0.5ppm/°C（典型值）
• 功率可擴展的速度范圍：
  • 最大速度：512kSPS，33mW（典型值）
  • 高速：400kSPS，26mW（典型值）
  • 中速：200kSPS，14mW（典型值）
  • 低速：50kSPS，4.3mW（典型值）
• 輸入范圍：±VREF 或 ±2VREF
• 緩沖輸入
• 內部或外部時鐘作

參數(shù)

方框圖

一、產品概述

ADS127L21 是一款 24 位高精度 ΔΣ ADC，主打寬頻帶與低延遲特性，支持可編程數(shù)字濾波器（FIR/IIR），最高數(shù)據(jù)速率在寬帶濾波器模式下達 512kSPS，低延遲濾波器模式下達 1.365MSPS。器件具備出色的交流性能（如動態(tài)范圍 111.5dB、總諧波失真 - 125dB）與直流精度（積分非線性 0.4ppm FSR、失調漂移 50nV/°C），且支持功率可擴展速度模式，適配不同功耗與性能需求，采用 3mm×3mm 20 引腳 WQFN 封裝，工作溫度范圍 - 40°C 至 + 125°C，適用于測試測量、工業(yè)自動化、醫(yī)療、電網基礎設施等領域。

二、核心特性

1. 性能指標

• 精度與動態(tài)性能 ：24 位分辨率，積分非線性（INL）典型值 0.4ppm FSR，失調漂移典型值 50nV/°C，增益漂移 0.5ppm/°C；200kSPS 下動態(tài)范圍（DR）典型值 111.5dB，總諧波失真（THD）典型值 - 125dB，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）典型值 125dB。
• 數(shù)據(jù)速率與濾波器 ：寬帶濾波器支持 4kSPS-512kSPS，低延遲濾波器（sinc3/sinc4）支持 0.1024kSPS-1365.3kSPS；可編程 FIR（128 抽頭）與 IIR（4 個雙二階）濾波器，支持自定義濾波曲線（如 A 加權補償、陷波濾波）。
• 功率效率 ：四檔速度模式功耗差異顯著，最高速模式（512kSPS）典型功耗 33mW，低速模式（50kSPS）典型功耗 4.3mW，支持待機（典型 60μA）與掉電（典型 1μA）模式。

2. 關鍵功能

• 靈活輸入與參考 ：差分模擬輸入范圍 ±VREF/±2VREF，支持內部 / 外部時鐘（外部時鐘最高 33.66MHz），參考電壓范圍低參考（0.5V-2.75V）、高參考（1V 至 AVDD1-AVSS），內置輸入與參考預充電緩沖器降低驅動負載。
• 接口與可靠性 ：SPI 兼容串行接口，支持菊花鏈連接減少多通道系統(tǒng)布線；SPI 數(shù)據(jù)與寄存器內容通過循環(huán)冗余校驗（CRC）驗證；具備電源監(jiān)控（POR/ALV_flag）、調制器飽和檢測（MOD_flag）等故障診斷功能。
• 同步與校準 ：支持 START 引腳 / SPI 指令同步轉換，提供可編程轉換啟動延遲；24 位偏移與增益校準寄存器，支持 16/24 位輸出數(shù)據(jù)分辨率切換。

三、電氣規(guī)格

1. 電源與溫度

• 電源范圍 ：模擬電源 AVDD1（1.74V-5.5V，依速度模式不同，最高速需 4.5V-5.5V）、AVDD2（1.74V-5.5V），數(shù)字電源 IOVDD（1.65V-5.5V）；模擬地 AVSS 可配置為單極性（0V）或雙極性（-2.75V-0V）。
• 溫度要求 ：工作環(huán)境溫度 - 40°C 至 + 125°C，結溫 - 40°C 至 150°C，存儲溫度 - 65°C 至 150°C。

2. 靜態(tài)與動態(tài)性能（典型值，TA=25°C，AVDD1=5V，VREF=4.096V）

3. 接口時序

• SPI ：寫操作時鐘最高 50MHz，SCLK 高 / 低電平最小 9ns；讀操作（FSDO=0 時 1.25MHz，F(xiàn)SDO=1 時 2.5MHz），SCLK 高 / 低電平最小 350ns（FSDO=0）/175ns（FSDO=1）。
• I2C ：支持標準模式（100kHz）、快速模式（400kHz）、快速模式 +（1MHz），SCL 高電平最小周期 4μs（標準）、0.6μs（快速）、0.26μs（快速 +）。

四、功能模式詳解

1. 濾波器模式

• 寬帶濾波器 ：含預設 / 可編程 FIR（128 抽頭，32 位系數(shù)）與 4 個雙二階 IIR，支持級聯(lián)或旁路，通帶波紋 ±0.0004dB，阻帶衰減 106dB，群延遲 34/fDATA，適用于交流信號測量。
• 低延遲濾波器 ：sinc3/sinc4 拓撲，可選級聯(lián) sinc1，延遲低至 3μs（最高速模式），支持 50/60Hz 工頻抑制，適用于直流信號或控制環(huán)路。

2. 速度模式

• 最高速 ：CLK=32.768MHz，寬帶濾波器最高 512kSPS，功耗 33mW，適合高帶寬需求場景。
• 高速 ：CLK=25.6MHz，寬帶濾波器最高 400kSPS，功耗 26mW，平衡帶寬與功耗。
• 中速 ：CLK=12.8MHz，寬帶濾波器最高 200kSPS，功耗 14mW，適用于中帶寬低功耗場景。
• 低速 ：CLK=3.2MHz，寬帶濾波器最高 50kSPS，功耗 4.3mW，極致低功耗設計。

3. 電源與工作模式

• 正常模式 ：全功能運行，支持連續(xù) / 單次轉換。
• 待機模式 ：轉換停止時模擬電路部分斷電，電流典型 60μA，重啟需恢復時間。
• 掉電模式 ：僅保留 SPI 與數(shù)字 LDO，電流典型 1μA，需寫寄存器或復位喚醒。
• 復位機制 ：支持上電復位（POR）、RESET 引腳復位、SPI 指令復位（寫 01011000b 至 CONTROL 寄存器）。

4. 同步與校準

• 同步控制 ：支持三種模式 —— 同步模式（START 引腳上升沿同步連續(xù)轉換）、啟停模式（START/STOP 控制轉換啟停）、單拍模式（START 觸發(fā)單次轉換），可配置轉換啟動延遲（0-1024/fMOD）。
• 校準流程 ：偏移校準（短接輸入，寫平均偏移值至 OFFSET 寄存器）、增益校準（輸入已知電壓，按公式計算增益值寫入 GAIN 寄存器），校準后輸出數(shù)據(jù)經偏移減法與增益乘法處理。

五、寄存器與編程

1. 核心寄存器（地址與功能）

2. SPI 通信

• 幀結構 ：支持 16/24/32/40 位幀（含狀態(tài)字節(jié) / CRC 字節(jié)），全雙工通信，可同時讀寫數(shù)據(jù)。
• 指令格式 ：讀寄存器（40h + 地址）、寫寄存器（80h + 地址）、無操作（00h+00h），CRC 模式下需附加 CRC 字節(jié)（多項式 X?+X2+X+1）。
• 菊花鏈 ：多設備級聯(lián)時，SDA 首尾相連，需按設備數(shù)量擴展 SCLK 周期，支持同步采樣。