ADS131M04-Q1 是一款四通道、同步采樣、24 位、三角積分 （ΔΣ）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），提供寬動(dòng)態(tài)范圍和低功耗，使該器件專為汽車電池管理系統(tǒng) （BMS） 而設(shè)計(jì)。ADC輸入可直接連接至分流電阻器，用于雙向電池電流測(cè)量，可直接連接至電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)，用于高壓測(cè)量，或與溫度傳感器（如熱敏電阻或模擬輸出溫度傳感器）連接。

可以根據(jù)傳感器輸入獨(dú)立配置各個(gè)ADC通道。低噪聲、可編程增益放大器 （PGA） 提供 1 至 128 的增益范圍，以放大低電平信號(hào)。此外，該器件還集成了通道間相位校準(zhǔn)以及失調(diào)和增益校準(zhǔn)寄存器，以幫助消除信號(hào)鏈誤差。
*附件：ads131m04-q1.pdf

器件中集成了低漂移的 1.2V 基準(zhǔn)電壓源，從而減少了印刷電路板 （PCB） 面積。數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出和寄存器映射上的可選循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC） 可保持通信完整性。

完整的模擬前端 （AFE） 采用 20 引腳 TSSOP 封裝，額定溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

特性

• 符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用：
  • 溫度等級(jí) 1：–40°C 至 +125°C，T一個(gè)
• 功能安全功能
  • 可用于幫助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
• 4 個(gè)同時(shí)采樣差分輸入
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá) 64 kSPS
• 可編程增益高達(dá) 128
• 噪音表現(xiàn)：
  • 增益 = 1， 4 kSPS 時(shí)的 102 dB 動(dòng)態(tài)范圍
  • 增益 = 64、4 kSPS 時(shí)的 80 dB 動(dòng)態(tài)范圍
• 總諧波失真：–100 dB
• 用于直接傳感器連接的高阻抗輸入：
  • 330kΩ輸入阻抗，增益為1、2和4
  • ≥1MΩ輸入阻抗，增益為8、16、32、64和128
• 可編程通道間相位延遲校準(zhǔn)：
  • 分辨率 = 244 ns，f 克金 = 8.192兆赫
• 快速啟動(dòng)：
  • 電源斜坡 0.5 ms 內(nèi)的第一個(gè)數(shù)據(jù)
• 集成負(fù)電荷泵允許輸入信號(hào)低于地
• 通道間串?dāng)_：–120 dB
• 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
• CRC on communications 和 register map
• 模擬和數(shù)字電源：2.7 V 至 3.6 V
• 低功耗：3.3 mW（3V AVDD 和 DVDD）
• 封裝：20引腳TSSOP

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品核心定位

ADS131M04-Q1 是德州儀器（TI）推出的 汽車級(jí)四通道同步采樣 24 位 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ，專為汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）、電動(dòng)汽車充電樁及儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其核心優(yōu)勢(shì)在于高動(dòng)態(tài)范圍、低功耗及多通道同步采集能力，可在 - 40°C 至 + 125°C 的汽車級(jí)寬溫范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，符合 AEC-Q100 1 級(jí)溫度標(biāo)準(zhǔn)，且具備功能安全設(shè)計(jì)支持，適配汽車電子安全關(guān)鍵場(chǎng)景。

二、關(guān)鍵特性

1. 汽車級(jí)與功能安全特性

• AEC-Q100 認(rèn)證 ：溫度等級(jí) 1（-40°C 至 + 125°C），滿足汽車電子嚴(yán)苛的可靠性與環(huán)境適應(yīng)性要求。
• 功能安全支持 ：提供配套文檔輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可用于需滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)的汽車電子應(yīng)用（如 BMS）。

2. 多通道同步采集能力

• 四通道差分輸入 ：4 路同步采樣差分通道，通道間串?dāng)_低至 - 120dB，避免多通道采集時(shí)的信號(hào)干擾，適配多參數(shù)同時(shí)監(jiān)測(cè)（如電池電流、電壓、溫度）。
• 靈活可編程參數(shù) ：
  • 數(shù)據(jù)速率 ：最高 64 kSPS（高分辨率模式，CLKIN=8.192 MHz），支持低功耗（LP）、極低功耗（VLP）模式，數(shù)據(jù)速率隨模式降低（如 VLP 模式最高 16 kSPS）。
  • 增益調(diào)節(jié) ：集成可編程增益放大器（PGA），增益范圍 1-128 倍，可放大微弱傳感器信號(hào)（如電流分流電阻電壓）。
  • 相位校準(zhǔn) ：通道間相位延遲校準(zhǔn)分辨率達(dá) 244 ns（CLKIN=8.192 MHz），可補(bǔ)償不同傳感器的相位差異（如電流互感器與電壓分壓網(wǎng)絡(luò)的相位差）。

3. 高精度與低噪聲性能

• 動(dòng)態(tài)范圍 ：增益 = 1、4 kSPS 時(shí)達(dá) 102 dB，增益 = 64、4 kSPS 時(shí)達(dá) 80 dB，總諧波失真（THD）低至 - 100 dB，保證信號(hào)采集精度。
• 高輸入阻抗 ：增益 = 1/2/4 時(shí)輸入阻抗 330 kΩ，增益≥8 時(shí)≥1 MΩ，可直接連接傳感器，無(wú)需額外緩沖電路，減少信號(hào)衰減。
• 低漂移參考電壓 ：集成 1.2 V 內(nèi)部參考電壓，溫度漂移低至 7.5-20 ppm/°C，避免外部參考電路引入的誤差，簡(jiǎn)化 PCB 設(shè)計(jì)。

4. 靈活的輸入與電源設(shè)計(jì)

• 寬輸入范圍 ：集成負(fù)電荷泵，支持輸入信號(hào)低于地電位（最低 AGND-1.3 V），適配單電源下的雙極性信號(hào)測(cè)量（如電池充放電電流）。
• 電源兼容性 ：模擬電源（AVDD）與數(shù)字電源（DVDD）均支持 2.7-3.6 V，高分辨率模式下總功耗僅 3.3 mW（3 V 供電），適配汽車低功耗場(chǎng)景。

5. 通信與可靠性保障

• SPI 接口 ：SPI 兼容接口（支持 16/24/32 位數(shù)據(jù)寬度），配備 DRDY（數(shù)據(jù)就緒）、SYNC/RESET（同步 / 復(fù)位）引腳，方便多器件同步與數(shù)據(jù)交互。
• CRC 校驗(yàn) ：支持通信數(shù)據(jù)（輸入 / 輸出）與寄存器映射的 16 位 CRC 校驗(yàn)（CCITT/ANSI 兩種多項(xiàng)式），防止數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，提升通信可靠性。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 汽車電池管理系統(tǒng)（BMS） ：
   • 低側(cè)電流分流電阻測(cè)量（雙向電池充放電電流）。
   • 高壓電池包電壓測(cè)量（通過(guò)外部電阻分壓）。
   • 溫度傳感器（熱敏電阻、模擬輸出溫度傳感器）信號(hào)采集。
2. 電動(dòng)汽車（EV）充電樁 ：直流 / 交流電能計(jì)量（e-metering）。
3. 儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS） ：多通道電流、電壓監(jiān)測(cè)與電能計(jì)量。

四、器件信息與訂購(gòu)參數(shù)

1. 基礎(chǔ)器件信息

2. 訂購(gòu)選項(xiàng)詳情

五、電氣與 Thermal 特性（關(guān)鍵參數(shù)）

1. 絕對(duì)最大額定值（部分核心參數(shù)）

2. 推薦工作條件

3. Thermal 特性（TSSOP 封裝）

六、功能模式與關(guān)鍵模塊

1. 核心功能模式

• 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 ：ADC 以固定數(shù)據(jù)率（fMOD/OSR）持續(xù)生成數(shù)據(jù)，適配交流信號(hào)測(cè)量（如動(dòng)態(tài)電流），新數(shù)據(jù)由 DRDY 引腳下降沿指示。
• 全局?jǐn)夭Ｊ剑℅lobal-Chop） ：周期性交換輸入極性，降低器件固有偏移誤差與漂移，適配高精度直流信號(hào)測(cè)量（如靜態(tài)電流、電壓），但會(huì)增加轉(zhuǎn)換時(shí)間。
• 低功耗模式 ：支持高分辨率（HR）、低功耗（LP）、極低功耗（VLP）三種模式，通過(guò)調(diào)整時(shí)鐘頻率與偏置電流平衡性能與功耗。
• 待機(jī)模式 ：關(guān)閉非必要電路（參考電壓、ADC 通道），僅保留寄存器配置，功耗低至 0.3 μA，適配休眠場(chǎng)景。
• 電流檢測(cè)模式 ：低功耗下采集指定數(shù)量樣本，與閾值比較實(shí)現(xiàn)過(guò)流 / 短路檢測(cè)，觸發(fā)后通過(guò) DRDY 通知主機(jī)并返回待機(jī)模式。

2. 關(guān)鍵模塊解析

• ΔΣ 調(diào)制器 ：過(guò)采樣頻率 fMOD=CLKIN/2，通過(guò)噪聲整形將量化噪聲推至高頻，提升有效分辨率。
• 數(shù)字濾波器 ：采用 sinc3+sinc1 結(jié)構(gòu)，支持 8 種過(guò)采樣率（OSR=64-16384），可配置濾波帶寬與 settling 時(shí)間，適配不同精度需求。
• 校準(zhǔn)寄存器 ：每通道獨(dú)立的偏移（OCAL）與增益（GCAL）校準(zhǔn)寄存器，24 位校準(zhǔn)系數(shù)，自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)誤差，寄存器默認(rèn)值無(wú)校準(zhǔn)效果（OCAL=0，GCAL=1）。
• DC 阻斷濾波器 ：可選高通濾波器，消除直流偏移與低頻噪聲，cutoff 頻率可通過(guò)寄存器配置（最低 9.7 mHz），支持通道獨(dú)立使能。