基于單通道ADS1271，ADS1278（八進制）是一款 24 位 Δ-Σ （ΔΣ） 模數(shù)轉換器 （ADC），數(shù)據(jù)速率高達每秒 128 k 采樣 （SPS），允許同時對 8 個通道進行采樣。

傳統(tǒng)上，提供良好漂移性能的工業(yè) Delta-Sigma ADC 使用數(shù)字 具有大通帶下垂的濾波器。因此，它們的信號帶寬有限，并且大多數(shù) 適用于直流測量。音頻應用中的高分辨率 ADC 提供更大的可用帶寬，但失調和漂移規(guī)格明顯弱于相應的工業(yè)同類產品。該ADS1278結合了這些類型的轉換器，可實現(xiàn)具有出色直流和交流規(guī)格的高精度工業(yè)測量。
*附件：ads1278-ep.pdf

高階斬波穩(wěn)定調制器可實現(xiàn)極低的漂移和低帶內 噪聲。板載抽取濾波器可抑制調制器和信號帶外噪聲。這些ADC 提供高達奈奎斯特速率90%的可用信號帶寬，紋波小于0.005 dB。

四種作模式允許優(yōu)化速度、分辨率和功率。都 作直接由引腳控制;沒有要編程的寄存器。設備已完全 額定溫度范圍（–55°C 至 125°C），采用 HTQFP-64 PowerPAD 封裝。

特性

• 同時測量八個通道
• 高達 128kSPS 的數(shù)據(jù)速率
• 交流性能：
  62kHz帶寬111dB
  SNR（高分辨率模式）
  –108dB THD
• 直流精度：
  0.8μV/°C失調漂移1.3ppm
  /°C增益漂移
• 可選工作模式：
  高速：128 kSPS，106 dB SNR
  高分辨率：52 kSPS，111 dB SNR
  低功耗：52 kSPS，31 mW/ch
  低速：10 kSPS，7 mW/ch
• 線性相位數(shù)字濾波器
• SPI 或幀同步串行接口
• 低采樣孔徑誤差
• 調制器輸出選項（數(shù)字濾波器旁路）
• 模擬電源：5 V
• 數(shù)字內核：1.8 V
• I/O 電源：1.8 V 至 3.3 V
• 目前采用HTQFP-64 PowerPAD封裝
• 受控基線
• 一個裝配/測試站點
• 一個制造現(xiàn)場
• 提供軍用 （–55°C/125°C） 溫度范圍^(1)^
• 延長產品生命周期
• 擴展產品變更通知
• 產品可追溯性

參數(shù)

方框圖

一、產品概述

ADS1278-EP 是德州儀器（TI）推出的八通道 24 位高精度同步采樣模數(shù)轉換器（ADC），基于 ΔΣ 架構，核心優(yōu)勢為多通道同步采集、低漂移、高分辨率與靈活工作模式，支持 SPI / 幀同步串行接口，適用于國防、航空航天、醫(yī)療等關鍵領域，可滿足振動模態(tài)分析、多通道數(shù)據(jù)采集、聲學測試、應變片與壓力傳感器信號采集等場景需求。文檔版本為 SBAS579，發(fā)布于 2012 年 8 月，器件采用 64 引腳 HTQFP PowerPAD 封裝，工作溫度范圍 - 55°C 至 125°C（軍工級），具備受控基線、單一裝配 / 測試 / 制造場地、產品可追溯性等增強特性。

二、核心參數(shù)與性能特性

1. 基礎規(guī)格

• 分辨率與采樣率 ：24 位分辨率（無失碼），支持四種工作模式，最高采樣率 128 kSPS（高速模式），最低 10.547 kSPS（低速模式）；八通道同步采樣，通道間孔徑匹配誤差＜500 ps，相位一致性優(yōu)異。
• 動態(tài)性能 ：高速模式 SNR 達 106 dB，高分辨率模式（VREF=3V）SNR 達 111 dB；THD 低至 - 108 dB，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）109 dB；通帶紋波＜±0.005 dB，-3dB 帶寬達 0.49× 采樣率，信號帶寬最高 62 kHz。
• 直流精度 ：積分非線性（INL）±0.0014% FSR，偏移漂移 0.8 μV/°C，增益漂移 1.3 ppm/°C；共模抑制比（CMRR）90 dB（60Hz），電源抑制比（PSRR）80 dB-105 dB，抗干擾能力強。

2. 供電與功耗

• 供電范圍 ：模擬電源（AVDD）4.75 V-5.25 V，數(shù)字核心電源（DVDD）1.65 V-1.95 V，I/O 電源（IOVDD）1.65 V-3.6 V，支持 1.8 V/3.3 V I/O 電平兼容。
• 功耗表現(xiàn) ：通道功耗隨模式可調，高速模式 70 mW / 通道，低功耗模式 31 mW / 通道，低速模式僅 7 mW / 通道；全通道掉電時總功耗低至微瓦級，適配低功耗場景。

3. 封裝與環(huán)境適應性

• 封裝類型 ：64 引腳 HTQFP PowerPAD 封裝，裸露熱焊盤提升散熱效率，結到環(huán)境熱阻（θJA）33.1 °C/W，結到板熱阻（θJB）7.9 °C/W。
• 可靠性 ：ESD 防護符合軍工級標準，抗電磁干擾能力強；工作結溫最高 150°C，存儲溫度范圍 - 60°C 至 150°C，滿足惡劣環(huán)境下的長期穩(wěn)定運行需求。

4. 接口特性

• 數(shù)據(jù)輸入 ：八組差分模擬輸入（AINP [8:1]/AINN [8:1]），滿量程輸入電壓 ±VREF（VREF 范圍 0.5 V-3.1 V）；輸入共模電壓 2.5 V（AVDD/2），差分輸入阻抗 14 kΩ-140 kΩ（隨模式變化）。
• 數(shù)據(jù)輸出 ：支持 SPI 和幀同步（Frame-Sync）兩種串行接口，數(shù)據(jù)格式為二進制補碼；提供時分復用（TDM）和離散（Discrete）兩種輸出模式，支持多器件菊花鏈擴展，最多可擴展 106 個通道。

三、工作模式與功能原理

1. 核心架構

八通道獨立 ΔΣ 調制器（6 階斬波穩(wěn)定）+ 線性相位 FIR 數(shù)字濾波器架構，所有通道共享同一主時鐘與同步信號，確保多通道采樣時序一致性；內置 VCOM 引腳（輸出 AVDD/2 電壓），方便模擬輸入驅動電路共模電平匹配。

2. 主要工作模式

3. 關鍵功能細節(jié)

• 同步采樣 ：所有通道由同一 CLK 驅動，SYNC 引腳可實現(xiàn)多器件同步或外部事件觸發(fā)同步，同步后數(shù)據(jù)延遲 127-129 個采樣周期。
• 通道獨立控制 ：通過 PWDN [8:1] 引腳可獨立關閉任意通道，降低功耗；關閉通道在 TDM 模式下可選擇數(shù)據(jù)固定占位（輸出 0）或動態(tài)移位（緊湊格式）。
• 靈活濾波 ：內置多階 FIR 濾波器，可旁路直接輸出調制器信號（需外部濾波）；不同模式下過采樣率 64-128 倍，阻帶衰減 95 dB-100 dB，抑制帶外噪聲。

四、應用場景與設計建議

1. 典型應用領域

• 國防航空航天：多通道傳感器信號采集、雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星載荷；
• 工業(yè)測試：振動模態(tài)分析、結構健康監(jiān)測、多通道應變片陣列；
• 醫(yī)療設備：高精度生理信號采集、醫(yī)療影像設備；
• 通用測試：聲學分析、壓力傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）。

2. 設計關鍵要點

• 電源設計 ：模擬與數(shù)字電源需獨立布線，每個電源引腳就近并聯(lián) 0.1 μF 陶瓷電容和 10 μF 鉭電容；避免與開關電源或大電流數(shù)字器件共享電源，降低電源噪聲串擾。
• 輸入與參考設計 ：模擬輸入需差分驅動，推薦使用儀表放大器或變壓器耦合；參考電壓（VREFP/VREFN）需低噪聲、低阻抗，建議并聯(lián) 10 μF+0.1 μF 濾波電容，參考源噪聲需＜3 μVrms。
• 布線與散熱 ：PCB 采用單一接地平面，模擬區(qū)與數(shù)字區(qū)嚴格分離；高頻信號（時鐘、模擬輸入）短路徑差分布線，遠離數(shù)字控制線；裸露熱焊盤需焊接至接地平面，通過散熱過孔增強散熱，確保結溫不超過 130°C。
• 接口設計 ：SPI 模式最高支持 27 MHz 時鐘，幀同步模式支持 32.768 MHz 高速時鐘；多器件級聯(lián)時，通過 DOUT1 與 DIN 引腳連接，同步所有器件 SYNC 引腳，確保數(shù)據(jù)時序一致性。