該ADS1257是一款低噪聲、30kSPS、24位、三角積分（ΔΣ）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），集成多路復(fù)用器（多路復(fù)用器）、輸入緩沖器和可編程增益放大器（PGA），采用小型20引腳、5mm×5mm VQFN封裝。該器件將集成度、高轉(zhuǎn)換率和 24 位分辨率結(jié)合在一個(gè)小封裝中，使該器件非常適合空間受限的應(yīng)用。
*附件：ads1257.pdf

輸入多路復(fù)用器接受兩個(gè)差分或三個(gè)單端輸入測(cè)量。傳感器斷路檢測(cè)電路驗(yàn)證ADC的輸入連接連續(xù)性。可選的輸入緩沖器大大增加了輸入阻抗，并且在許多情況下，無(wú)需外部緩沖器。緩沖器輸入電壓范圍包括AGND。低噪聲PGA提供1至64的增益，以適應(yīng)各種輸入信號(hào)。可編程數(shù)字濾波器優(yōu)化了ADC分辨率（高達(dá)23位，無(wú)噪聲）和轉(zhuǎn)換速率（高達(dá)30 kSPS）。數(shù)字濾波器提供單周期穩(wěn)定轉(zhuǎn)換，并抑制 50 Hz 和 60 Hz 干擾信號(hào)。

SPI 兼容串行接口只需三根線即可運(yùn)行，簡(jiǎn)化了與外部控制器的連接。集成校準(zhǔn)功能支持對(duì)所有PGA增益設(shè)置的失調(diào)和增益誤差進(jìn)行自我校正和系統(tǒng)校正。兩個(gè)雙向數(shù)字I/O引腳控制外部電路。

特性

• 高達(dá) 23 位的無(wú)噪聲分辨率
• 小型 5mm × 5mm VQFN 封裝
• 4 個(gè)模擬輸入
  • 2 次差分或 3 次單端測(cè)量
• 優(yōu)異的直流性能
  • 失調(diào)漂移：4 nV/°C（增益 = 64）
  • 增益漂移：0.8 ppm/°C
  • 非線性：3 ppm（增益 = 1）
• 可編程數(shù)據(jù)速率：2.5 SPS至30 kSPS
• 單周期結(jié)算換算 （≤ 1000 SPS）
• 50Hz 和 60Hz 抑制
• 高阻抗輸入緩沖器
• 差分輸入PGA
• 集成傳感器斷裂檢測(cè)
• 2 個(gè)通用輸入/輸出
• 電源：
  • 模擬：5 V
  • 數(shù)字：1.8 V 至 3.6 V
• 5V 容差 SPI? 兼容串行接口

參數(shù)

方框圖

ADS1257 是德州儀器推出的高分辨率、低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器，核心優(yōu)勢(shì)是 24 位高精度、集成多路輸入與可編程增益放大器（PGA）、支持靈活數(shù)據(jù)率配置，封裝緊湊且抗干擾能力強(qiáng)，適用于工業(yè)自動(dòng)化、測(cè)試測(cè)量、醫(yī)療設(shè)備等對(duì)測(cè)量精度和穩(wěn)定性要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景。

一、核心性能與定位

• 精度與分辨率 ：24 位分辨率，噪聲無(wú)碼分辨率最高 23 位；積分非線性（INL）最大 10 ppm，偏移漂移低至 4 nV/°C（增益 = 64），增益漂移 0.8 ppm/°C，直流性能優(yōu)異。
• 輸入與增益 ：4 路模擬輸入，支持 2 路差分或 3 路單端測(cè)量；PGA 增益可編程（1~64 倍），適配不同幅度傳感器信號(hào)，輸入阻抗最高 80 MΩ（緩沖開(kāi)啟時(shí)）。
• 速率與噪聲 ：數(shù)據(jù)率可編程（2.5 SPS~30 kSPS），支持 50Hz/60Hz 工頻干擾抑制；輸入等效噪聲低至 0.027 μV_RMS（增益 = 64、2.5 SPS），噪聲性能突出。
• 環(huán)境與供電 ：工作溫度 - 40℃85℃，模擬供電 5V，數(shù)字供電 1.8V3.6V；抗靜電性能達(dá) HBM±2000V、CDM±500V，可靠性高。

二、關(guān)鍵功能與硬件特性

1. 集成功能模塊

• 內(nèi)置輸入緩沖器，可大幅提升輸入阻抗，減少外部信號(hào)源負(fù)載；集成傳感器斷線檢測(cè)功能，支持 0.5μA/2μA/10μA 檢測(cè)電流。
• 可編程數(shù)字濾波器，支持單周期穩(wěn)定轉(zhuǎn)換（≤1000 SPS），濾波器帶寬隨數(shù)據(jù)率動(dòng)態(tài)調(diào)整，兼顧分辨率與響應(yīng)速度。
• 2 路通用數(shù)字 I/O 引腳，D0 引腳可配置為時(shí)鐘輸出（CLKIN 分頻比可選），支持多器件同步。

2. 工作模式

• 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式：持續(xù)采樣并輸出數(shù)據(jù)，適用于高頻數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景。
• 單觸發(fā)模式：通過(guò)待機(jī)（STANDBY）與喚醒（WAKEUP）命令實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后自動(dòng)斷電，降低功耗。
• 校準(zhǔn)模式：支持自校準(zhǔn)（偏移 / 增益）與系統(tǒng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果自動(dòng)寫入寄存器，可通過(guò)寄存器手動(dòng)配置校準(zhǔn)參數(shù)。

3. 封裝與引腳

• 采用 20 引腳 5mm×5mm VQFN 封裝，含獨(dú)立模擬電源（AVDD）、數(shù)字電源（DVDD）及接地引腳（AGND/DGND），熱焊盤需連接 AGND 以優(yōu)化散熱。
• 引腳包括 4 路模擬輸入（AIN0~AIN3）、SPI 通信引腳（SCLK、DIN、DOUT、CS）、復(fù)位（RESET）、同步 / 掉電（SYNC/PWDN）及參考電壓輸入（REFP/REFN）。

三、編程與配置

• 寄存器控制 ：通過(guò) 11 個(gè)配置寄存器設(shè)置輸入多路選擇、PGA 增益、數(shù)據(jù)率、校準(zhǔn)參數(shù)等；支持 SPI 命令控制（如 RDATA、WREG、SELFCAL 等），操作靈活。
• 數(shù)據(jù)格式 ：輸出 24 位二進(jìn)制補(bǔ)碼，正滿量程代碼 7FFFFFh，負(fù)滿量程代碼 800000h，支持 MSB/LSB 優(yōu)先輸出配置。
• 接口特性 ：5V 耐受 SPI 兼容接口，支持 3 線 / 4 線通信，SCLK 時(shí)鐘頻率最高可達(dá) CLKIN/4，支持多器件共享總線。

四、典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 工業(yè)自動(dòng)化：PLC 模擬前端、過(guò)程控制信號(hào)采集；
• 測(cè)試測(cè)量：高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、科學(xué)儀器；
• 醫(yī)療設(shè)備：生理信號(hào)檢測(cè)、醫(yī)療傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換；
• 其他：電池管理、高精度傳感器信號(hào)調(diào)理（如熱電偶、應(yīng)變片）。

五、設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)

1. 電源與去耦 ：模擬電源（AVDD）和數(shù)字電源（DVDD）需分別就近配置 0.1μF 陶瓷電容 + 10μF 電解電容去耦，AGND 與 DGND 就近短接，減少地電位差。
2. 信號(hào)接口：模擬輸入建議串聯(lián) RC 濾波電路（截止頻率需匹配數(shù)據(jù)率），差分輸入走線長(zhǎng)度需匹配；參考電壓（REFP/REFN）需選用低噪聲、低漂移源，建議并聯(lián)濾波電容。
3. 布局規(guī)范：分離模擬與數(shù)字電路區(qū)域，采用完整接地平面；時(shí)鐘信號(hào)（CLKIN）需短距離布線，避免與模擬信號(hào)平行；熱焊盤可靠接地，提升散熱效率。
4. 校準(zhǔn)與同步：增益或數(shù)據(jù)率變更后需重新校準(zhǔn)；多器件同步可通過(guò) SYNC 引腳或 CLKOUT 時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)，確保采樣時(shí)序一致。