ADS131B04-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、低功耗和緩沖模擬輸入，使該器件非常適合汽車電池管理系統(tǒng) （BMS）。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。
*附件：ads131b04-q1.pdf

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)。該器件具有全局?jǐn)夭Ｊ?，可消除隨溫度和時(shí)間變化的失調(diào)漂移。此外，該器件還集成了失調(diào)和增益校準(zhǔn)寄存器，有助于消除信號(hào)鏈誤差。

該器件集成了低漂移、1.2V 基準(zhǔn)電壓源和精密振蕩器，可減少印刷電路板 （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)同步采樣差分輸入 ADC
• 可編程數(shù)據(jù)速率：高達(dá) 32 kSPS
• 可編程增益：高達(dá) 128
• 噪音表現(xiàn)：
  • 0.82 微伏有效值1 kSPS時(shí)，增益 = 8
• 全局?jǐn)夭Ｊ娇上S溫度和時(shí)間變化的失調(diào)漂移
• 用于直接傳感器連接的高阻抗模擬輸入
• 集成負(fù)電荷泵允許在地面以下進(jìn)行輸入信號(hào)測(cè)量
• 通道間串?dāng)_：–120 dB
• 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源：1.2 V
• 精密內(nèi)部振蕩器
• CRC on communications 和 register map
• 模擬和數(shù)字電源：2.7 V 至 3.6 V
• 低功耗：3.3V AVDD 和 DVDD 時(shí)為 5 mW

參數(shù)

方框圖

ADS131B04-Q1 是德州儀器推出的 AEC-Q100 認(rèn)證 4 通道同步采樣 24 位 ΔΣ ADC，核心優(yōu)勢(shì)為低噪聲、寬增益范圍與全局?jǐn)夭Ｊ?，專為汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）、電動(dòng)汽車充電站、儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，支持電流、電壓、溫度多參數(shù)精準(zhǔn)測(cè)量。

核心參數(shù)與特性

• 分辨率與采樣：24 位分辨率無失碼，4 路差分輸入同步采樣；可編程采樣率最高 32 kSPS，支持高分辨率（HR）、低功耗（LP）、極低功耗（VLP）三種功率模式。
• 增益與輸入：可編程增益 1-128 倍，增益≥4 時(shí)支持輸入信號(hào)低于地電位測(cè)量；輸入阻抗最高≥1 GΩ（全局?jǐn)夭ㄊ鼓?+ 高 OSR），通道間串?dāng)_ - 120 dB。
• 動(dòng)態(tài)性能：1 kSPS、增益 = 8 時(shí)噪聲僅 0.82 μVRMS；全局?jǐn)夭Ｊ较率д{(diào)漂移低至 7-30 nV/°C，長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)異；CMRR 最高 128 dB，確保高共模抑制能力。
• 供電與封裝：模擬 / 數(shù)字供電 2.7V-3.6V，功耗低至 5 mW（3.3V 供電）；工作溫度–40°C-125°C，采用 20 引腳 TSSOP 封裝（6.5mm×4.4mm）。
• 安全與接口：符合功能安全設(shè)計(jì)要求，支持 SPI 通信 CRC 校驗(yàn)；內(nèi)置 1.2V 低漂移參考源與高精度振蕩器，減少外部元件需求。

關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)

• 信號(hào)鏈架構(gòu)：ΔΣ 調(diào)制器 + 數(shù)字抽取濾波器，支持 128-16384 倍過采樣（OSR）；全局?jǐn)夭Ｊ娇纱蠓?a target="_blank">低溫漂與時(shí)間漂移，提升直流測(cè)量精度。
• 靈活校準(zhǔn)：每通道獨(dú)立偏移（OCAL）和增益（GCAL）校準(zhǔn)寄存器，支持實(shí)時(shí)誤差修正；校準(zhǔn)值支持存儲(chǔ)于外部非易失性存儲(chǔ)器。
• 同步與控制：SYNC/RESET 引腳支持多器件同步或硬件復(fù)位；DRDY 引腳指示數(shù)據(jù)就緒，SPI 接口支持 16/24/32 位字長(zhǎng)配置。
• 監(jiān)控與保護(hù)：集成寄存器映射 CRC 校驗(yàn)、SPI 通信超時(shí)機(jī)制；支持通道使能 / 禁用配置，適配多場(chǎng)景測(cè)量需求。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 汽車 BMS：分流電阻雙向電流測(cè)量（充放電監(jiān)測(cè)）、電池包電壓分壓測(cè)量、熱敏電阻溫度監(jiān)測(cè)（如 TMP61-Q1）。
• 電動(dòng)汽車充電站：直流電能計(jì)量，滿足高精度功率計(jì)算需求。
• 儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）：多通道電壓、電流同步采樣，保障儲(chǔ)能單元狀態(tài)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。

設(shè)計(jì)與使用建議

• 電源與去耦：AVDD 和 DVDD 需分別并聯(lián) 1 μF 去耦電容，CAP 引腳（LDO 輸出）需接 220 nF 電容到 DGND；模擬地與數(shù)字地就近單點(diǎn)連接，減少干擾。
• 輸入配置：模擬輸入建議添加 RC 低通濾波器抑制混疊；未使用數(shù)字引腳需接 DVDD 或 DGND，CLKIN 引腳接地啟用內(nèi)部振蕩器。
• 布局注意：采用獨(dú)立接地平面，模擬與數(shù)字信號(hào)分區(qū)域布線；時(shí)鐘信號(hào)避免過沖與毛刺，長(zhǎng)距離傳輸需終端匹配。
• 校準(zhǔn)與同步：上電后建議在室溫下完成偏移與增益校準(zhǔn)；多器件同步需共享時(shí)鐘并觸發(fā) SYNC 信號(hào)，確保采樣一致性。