該ADS127L01是一款 24 位、三角積分 （ΔΣ）、帶數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 速率高達 512 kSPS。該器件提供了出色的直流精度和 出色的交流性能。高階斬波穩(wěn)定調(diào)制器實現(xiàn)了極低的漂移 帶內(nèi)噪聲低。集成抽取濾波器可抑制調(diào)制器的帶外噪聲。在 除了AL低延遲濾波器外，ADS127L01還提供多個小于以下的寬帶濾波器 ±0.00004 dB紋波，并可選擇奈奎斯特速率下–116 dB阻帶衰減。
*附件：ads127l01.pdf

傳統(tǒng)上，提供良好漂移性能的工業(yè) Δ-Σ ADC 使用數(shù)字 具有大通帶下垂的濾波器。因此，工業(yè)三角積分 ADC 的信號有限 帶寬，主要適用于直流測量。音頻應(yīng)用中的高分辨率ADC 提供更大的可用帶寬，但偏移和漂移規(guī)格明顯較弱 比工業(yè)同行。該ADS127L01結(jié)合了這些轉(zhuǎn)換器，提供高精度 工業(yè)測量具有優(yōu)異的直流和交流規(guī)格，適用于擴展工業(yè) 溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

多種作模式允許優(yōu)化速度、分辨率和功率。一個 可編程串行接口，具有三種選項之一（SPI、幀同步從機或幀同步 master）提供跨隔離柵與微控制器或數(shù)字的便捷接口 信號處理器 （DSP）。

特性

• 數(shù)據(jù)速率：高達 512 kSPS
• 交流+直流性能：
  • 通帶：高達 230 kHz
  • 信噪比：高達 115.5 dB
  • 總諧波擾：低至 –129 dB
  • 直流精度：
  • 失調(diào)漂移：1.5 μV/°C
  • 增益漂移：0.2 ppm/°C
• 作模式：
  • 高分辨率（26 mW 時為 128 kSPS）
  • 低功耗（15 mW 時為 128 kSPS）
  • 極低功耗：105 dB SNR（9 mW 時為 128 kSPS）
• 數(shù)字濾波器選項：
  • 低延遲濾波器：正弦頻率響應(yīng)
  • 寬帶 1 濾波器：（0.45 至 0.55） × f數(shù)據(jù)過渡帶
  • 寬帶 2 濾波器：（0.40 至 0.50） × f數(shù)據(jù)過渡帶
• SPI? 或幀同步串行接口
  • 菊花鏈兼容
• 模擬電源：2.7 V 至 3.6 V
• 數(shù)字電源：1.7 V 至 3.6 V
• 工作溫度：–40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

ADS127L01 是德州儀器推出的 24 位 ΔΣ 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），采樣速率高達 512 kSPS，兼具優(yōu)異的直流精度與交流性能，集成多種數(shù)字濾波選項與靈活串行接口，采用 32 引腳 TQFP 封裝（5.0 mm×5.0 mm），支持寬溫工作（–40°C 至 + 125°C），適配振動與模態(tài)分析、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、聲學(xué)與動態(tài)應(yīng)變片測量、電能質(zhì)量分析等高精度中高速數(shù)據(jù)采集場景。

一、核心特性與關(guān)鍵參數(shù)

1. 基礎(chǔ)性能

• 分辨率與采樣：24 位無失碼分辨率，采樣速率范圍 2 kSPS 至 512 kSPS，輸入滿量程電壓 ±VREF（VREF 范圍 0.5 V 至 3.0 V），通帶寬度最高 230 kHz，滿足寬頻信號高精度采集需求。
• 精度與動態(tài)性能：SNR 最高 115.5 dB（VREF=3 V、OSR=256 時），THD 低至 - 129 dB，積分非線性（INL）最大 10 ppm；直流漂移優(yōu)異，失調(diào)漂移 1.5 μV/°C，增益漂移低至 0.2 ppm/°C，共模抑制比（CMRR）95 dB（60 Hz），電源抑制比（PSRR）80 dB-90 dB。
• 噪聲特性：低噪聲設(shè)計，HR 模式下 OSR=256 時噪聲僅 3.6 μVrms，不同工作模式與過采樣率（OSR）組合可靈活優(yōu)化噪聲性能，適配不同精度需求。

2. 核心功能

• 多模式數(shù)字濾波：支持 3 種濾波選項，包括低延遲 sinc 濾波器（LL）、寬帶濾波器 1（WB1，過渡帶 0.45-0.55×fDATA）、寬帶濾波器 2（WB2，過渡帶 0.40-0.50×fDATA），通帶紋波 ±0.000032 dB，阻帶衰減 116 dB，兼顧響應(yīng)速度與濾波效果。
• 靈活工作模式：提供高分辨率（HR）、低功耗（LP）、超低功耗（VLP）三種模式，128 kSPS 下 HR 模式功耗 25.7 mW、LP 模式 13.4 mW、VLP 模式 6.8 mW，可根據(jù)系統(tǒng)功耗預(yù)算靈活選擇。
• 接口與控制：支持 SPI、幀同步從機 / 主機三種接口模式，支持菊花鏈級聯(lián)與多器件同步；硬件引腳可配置濾波類型、過采樣率（OSR 32/64/128/256 等），SPI 模式支持偏移與增益校準，適配不同系統(tǒng)集成需求。

3. 功耗與可靠性

• 功耗特性：模擬電源 AVDD（2.7 V-3.6 V）、LVDD（1.7 V-1.9 V），數(shù)字電源 DVDD（1.7 V-3.6 V）；HR 模式下 AVDD 電流 1.3 mA-1.6 mA，DVDD 電流 2.8 mA-3.4 mA，功耗隨工作模式與采樣速率動態(tài)可調(diào)。
• 工作條件：ESD 防護 ±2000 V（人體模型）、±1000 V（器件充電模型）；結(jié)溫最高 150°C，結(jié)到環(huán)境熱阻 73.4 °C/W，抗干擾能力與環(huán)境適應(yīng)性強。
• 封裝與熱性能：32 引腳 TQFP 封裝，引腳間距 0.5 mm，熱性能優(yōu)異，適配高密度 PCB 設(shè)計。

二、核心功能解析

1. 數(shù)字濾波與過采樣

• 濾波選項：低延遲濾波器響應(yīng)快，適合多路復(fù)用或快速響應(yīng)場景；寬帶濾波器（WB1/WB2）線性相位特性好，通帶紋波極小，適合高頻交流信號測量。
• 過采樣配置：通過 OSR [1:0] 引腳選擇 32×、64×、128×、256× 等過采樣率（低延遲濾波器支持最高 2048×OSR），過采樣率越高，噪聲越低但采樣速率相應(yīng)降低，可靈活平衡精度與速度。

2. 接口與同步

• 串行接口：SPI 模式支持寄存器配置、校準命令與數(shù)據(jù)讀寫，最高 SCLK 頻率適配系統(tǒng)需求；幀同步模式（主 / 從）適配音頻類 ADC 接口場景，簡化與 MCU/DSP/FPGA 的連接。
• 多器件擴展：支持菊花鏈級聯(lián)與多器件同步，通過 START 引腳或 RESET/PWDN 引腳實現(xiàn)多 ADC 時序?qū)R，適配多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3. 校準與系統(tǒng)監(jiān)控

• 校準功能：SPI 模式下支持 24 位偏移校準與 16 位增益校準，可修正 ADC 內(nèi)部誤差或系統(tǒng)級誤差，提升測量精度。
• 狀態(tài)監(jiān)控：內(nèi)置過范圍檢測功能，實時標(biāo)記輸入信號是否超出滿量程，狀態(tài)字支持 4 位 / 8 位 CRC 校驗，保障數(shù)據(jù)傳輸完整性。

三、應(yīng)用場景

適用于振動與模態(tài)分析、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、聲學(xué)測量、動態(tài)應(yīng)變片信號轉(zhuǎn)換、電能質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)過程控制等場景，尤其適配對直流精度、低漂移、高動態(tài)范圍有嚴格要求的中高速數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

四、設(shè)計與使用建議

1. 電源與基準

• 電源設(shè)計：AVDD、LVDD、DVDD 需分別 decoupling，每個電源引腳就近配置 1 μF 電容，模擬地（AGND）與數(shù)字地（DGND）單點連接，減少地環(huán)路干擾；優(yōu)先使用線性穩(wěn)壓器（LDO）供電，降低電源噪聲。
• 基準配置：推薦使用低噪聲、低漂移基準源（如 REF6025、REF5025），REFP 與 REFN 引腳需并聯(lián) 10 μF+0.1 μF 濾波電容，布線短且粗，避免基準噪聲影響轉(zhuǎn)換精度。

2. 輸入與驅(qū)動

• 輸入配置：支持全差分或偽差分輸入，輸入共模電壓為 AVDD/2，需確保輸入電壓在 AGND-0.3 V 至 AVDD+0.3 V 范圍內(nèi)，避免 ESD 二極管導(dǎo)通。
• 前端驅(qū)動：由于 ADC 輸入為開關(guān)電容結(jié)構(gòu)，需搭配低噪聲、高帶寬差分放大器（如 THS4551）作為前端驅(qū)動，同時添加一階 RC 抗混疊濾波器（推薦 CDIFF≥800 pF），抑制采樣毛刺與帶外噪聲。

3. 濾波與采樣配置

• 濾波選擇：快速響應(yīng)場景（如多路復(fù)用）選擇低延遲濾波器，高精度交流測量場景選擇寬帶濾波器 2（WB2），兼顧阻帶衰減與信號保真度。
• 過采樣優(yōu)化：根據(jù)精度需求選擇 OSR，低速率高精度場景采用高 OSR（如 256×），高速場景采用低 OSR（如 32×），平衡噪聲與采樣速率。

4. 布局與防護

• 布局規(guī)范：模擬信號與數(shù)字信號分區(qū)布線，避免交叉；時鐘線遠離模擬輸入線，減少耦合干擾；電源 decoupling 電容緊鄰引腳，減少寄生電感。
• 靜電防護：遵循 ESD 防護規(guī)范，器件焊接與操作時采取防靜電措施，避免靜電損壞高精度模擬電路。

五、封裝與訂購信息

• 封裝規(guī)格：32 引腳 TQFP（PBS 封裝），尺寸 5.0 mm×5.0 mm，引腳間距 0.5 mm，符合 RoHS 標(biāo)準，引腳鍍層為 NIPDAU，焊接兼容性良好。
• 訂購型號：批量供應(yīng)型號如 ADS127L01IPBS（250 個 / 托盤）、ADS127L01IPBSR（1000 個 / 卷帶），MSL 等級 2（1 年），峰值回流溫度 260°C。

六、關(guān)鍵設(shè)計要點

• 時序同步：多器件同步時，共享同一時鐘源，通過 START 引腳同步啟動轉(zhuǎn)換，確保通道間時序一致性。
• 功耗管理：閑置時可通過 RESET/PWDN 引腳進入掉電模式，掉電電流僅 0.6 μA-8 μA，降低系統(tǒng)功耗。
• 校準流程：上電后需等待電源與基準穩(wěn)定，再執(zhí)行偏移與增益校準，校準前短接輸入或施加標(biāo)準校準電壓，提升校準精度。