該ADS131M08是一款八通道、同步采樣、24 位、三角積分 （ΔΣ）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），提供寬動態(tài)范圍、低功耗和能量測量特定功能，使該器件非常適合電能計量、功率計量和斷路器應用。ADC輸入可以直接連接到電阻分壓器網(wǎng)絡或電源變壓器以測量電壓，或連接到電流互感器或羅氏線圈以測量電流。
*附件：ads131m08.pdf

可以根據(jù)傳感器輸入獨立配置各個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。此外，該器件還集成了通道間相位校準以及失調(diào)和增益校準寄存器，以幫助消除信號鏈誤差。

器件中集成了低漂移的 1.2V 基準電壓源，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 （CRC） 可保持通信完整性。

完整的模擬前端 （AFE） 采用 32 引腳 TQFP 封裝或無引腳 32 引腳 WQFN 封裝，額定工作溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

特性

• 8 個同時采樣差分輸入
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達 32 kSPS
• 可編程增益高達 128
• 噪音表現(xiàn)：
  • 增益 = 1， 4 kSPS 時的 102 dB 動態(tài)范圍
  • 增益 = 64、4 kSPS 時的 80 dB 動態(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：
  • 輸入阻抗 330kΩ，增益為 1、2 和 4
  • 輸入阻抗≥ 1MΩ，增益為8、16、32、64和128
• 可編程通道間相位延遲校準：
  • 244 ns 分辨率，8.192 MHz f克金
• 電流檢測模式允許極低功耗的篡改檢測
• 快速啟動：在電源斜坡后 0.5 ms 內(nèi)獲得第一個數(shù)據(jù)
• 集成負電荷泵允許輸入信號低于地
• 通道間串擾：–120 dB
• 低漂移內(nèi)部基準電壓源
• 通信和寄存器映射上的循環(huán)冗余校驗 （CRC）
• 2.7V 至 3.6V 模擬和數(shù)字電源
• 低功耗：6.0 mW（3V AVDD 和 DVDD 時）
• 封裝：32引腳TQFP或32引腳WQFN
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

ADS131M08 是德州儀器推出的 8 通道同步采樣 24 位 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），核心優(yōu)勢為高動態(tài)范圍、低功耗、可編程增益及豐富校準功能，專為商業(yè) / 住宅電表、斷路器、保護繼電器、電池管理系統(tǒng)等能源計量和工業(yè)測控場景設計。

核心參數(shù)與特性

1. 通道與采樣性能：8 通道同步采樣，24 位分辨率，可編程數(shù)據(jù)速率最高 32 kSPS；積分非線性（INL）典型值 7.5 ppm，輸入失調(diào)電壓低，全局斬波模式下漂移僅 105 nV/°C。
2. 信號與增益性能：增益可編程（1-128 倍），增益 1 時動態(tài)范圍 102 dB，總諧波失真（THD）-100 dB；通道隔離度 -120 dB，串擾抑制能力強；輸入阻抗隨增益變化，增益≥8 時≥1 MΩ，支持直接傳感器連接。
3. 功耗與封裝：2.7 V-3.6 V 單電源供電，3 V 時總功耗僅 6 mW；提供 32 引腳 TQFP（5mm×5mm）和 WQFN（4mm×4mm）兩種封裝，工作溫度范圍 -40°C 至 125°C，滿足工業(yè)級要求。
4. 附加功能：集成 1.2 V 低漂移內(nèi)部參考源，支持外部參考輸入；內(nèi)置偏移、增益和相位校準寄存器，支持通道間相位延遲校準（244 ns 分辨率）；配備 CRC 校驗（通信及寄存器映射），提升可靠性。
5. 工作模式：支持高分辨率、低功耗、極低功耗三種電源模式；提供全局斬波模式（降低失調(diào)誤差）、待機模式（功耗 0.35 μA）和電流檢測模式（低功耗篡改檢測）。

核心功能模塊

• 信號調(diào)理模塊：每通道集成可編程增益放大器（PGA），支持 1-128 倍增益調(diào)節(jié)；內(nèi)置 DC 阻斷濾波器，可消除低頻噪聲和系統(tǒng)偏移，截止頻率可編程。
• 采樣與濾波：ΔΣ 調(diào)制器配合 sinc3 數(shù)字濾波器， oversampling 比率（OSR）可編程（128-16384），兼顧噪聲抑制與響應速度；快速建立濾波器縮短啟動時間，首組有效數(shù)據(jù)可在 0.5 ms 內(nèi)輸出。
• 校準與診斷：支持通道獨立偏移校準和增益校準，相位校準可補償傳感器相位差異；內(nèi)置寄存器映射 CRC 校驗、SPI 通信 CRC 校驗，提供內(nèi)部測試信號和溫度傳感器，便于系統(tǒng)診斷。
• 通信接口：SPI 兼容接口（支持 16/24/32 位字長），DRDY 引腳指示數(shù)據(jù)就緒；SYNC/RESET 引腳支持多芯片同步和硬件復位，支持多設備級聯(lián)擴展。

應用場景

適用于商業(yè) / 住宅電表、斷路器、保護繼電器、電能質(zhì)量分析儀、電池測試設備、電池管理系統(tǒng)（BMS）等，尤其適配需要多通道同步采樣、高精度能源計量和工業(yè)過程測控的場景。

設計要點

1. 接口配置：SPI 接口需配置為 CPOL=0、CPHA=1，支持輸入 / 輸出 CRC 校驗；DRDY 引腳可配置為推挽或開漏輸出，建議通過上拉電阻增強穩(wěn)定性。
2. 電源與參考：模擬電源（AVDD）和數(shù)字電源（DVDD）需就近放置 1 μF 去耦電容，CAP 引腳需外接 220 nF 電容；優(yōu)先使用內(nèi)部參考源（1.2 V），外部參考源需滿足 1.1 V-1.3 V 范圍。
3. 輸入電路：模擬輸入需添加 RC 抗混疊濾波器（推薦 1 kΩ 電阻 + 10 nF 電容）；輸入信號可低于地電位（集成負壓電荷泵），但需避免超出絕對最大額定值。
4. 布局規(guī)范：PCB 需區(qū)分模擬區(qū)與數(shù)字區(qū)，模擬輸入線路遠離數(shù)字噪聲源；參考電容和去耦電容靠近對應引腳，減少寄生參數(shù)；熱焊盤接地，提升散熱性能。