在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高精度模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要，它直接影響著系統(tǒng)的性能和精度。TI公司的ADS1225和ADS1226 24位delta - sigma A/D轉(zhuǎn)換器，憑借其出色的性能、易用性和低功耗等特點(diǎn)，成為眾多應(yīng)用場(chǎng)景中的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入剖析這兩款轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

ADS1225和ADS1226是24位delta - sigma A/D轉(zhuǎn)換器。ADS1225為單通道，而ADS1226可通過(guò)多路復(fù)用器選擇兩個(gè)輸入通道之一。它們采用4mm × 4mm QFN小封裝，能在保證高性能的同時(shí)節(jié)省空間，非常適合對(duì)空間和功耗有嚴(yán)格要求的便攜式應(yīng)用。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

（一）高速與高精度兼得

• 高速模式：數(shù)據(jù)速率可達(dá)100SPS，單周期穩(wěn)定，能快速輸出數(shù)據(jù)，減少輸出數(shù)據(jù)的延遲。
• 高分辨率模式：噪聲低至$4 \mu V_{RMS}$，數(shù)據(jù)速率為16SPS，適合對(duì)精度要求極高的應(yīng)用。

（二）便捷的轉(zhuǎn)換控制

通過(guò)START引腳可輕松啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后自動(dòng)關(guān)機(jī)，有效降低功耗。在工作時(shí)功耗僅1mW，關(guān)機(jī)時(shí)電流小于1μA。

（三）豐富的內(nèi)部資源

• 輸入多路復(fù)用器：ADS1226具有兩個(gè)差分通道，可靈活選擇輸入信號(hào)。
• 電壓基準(zhǔn)：支持比例測(cè)量，能提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
• 自校準(zhǔn)功能：可自動(dòng)校準(zhǔn)，確保測(cè)量的精度。
• 2線(xiàn)只讀串行接口：簡(jiǎn)單易用，方便與微控制器連接。
• 內(nèi)部高阻抗輸入緩沖器：可增加輸入阻抗，減少對(duì)輸入信號(hào)的影響。
• 內(nèi)部溫度傳感器：能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片溫度。
• 內(nèi)部振蕩器：無(wú)需外部晶體或振蕩器，可自由運(yùn)行。

（四）寬電源電壓范圍

模擬和數(shù)字電源電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

三、電氣特性詳解

（一）模擬輸入特性

• 滿(mǎn)量程輸入電壓：取決于外部電壓基準(zhǔn)$V{REF}$，全量程輸入范圍為$\pm V{REF}$。
• 絕對(duì)輸入電壓：緩沖器關(guān)閉時(shí)，輸入電壓范圍為GND - 0.1V至AVDD + 0.1V；緩沖器開(kāi)啟時(shí)，范圍為GND + 0.05V至AVDD - 1.5V。
• 差分輸入阻抗：緩沖器關(guān)閉時(shí)為2MΩ，開(kāi)啟時(shí)高達(dá)1GΩ。
• 共模輸入阻抗：緩沖器關(guān)閉時(shí)為4MΩ。

（二）系統(tǒng)性能指標(biāo)

• 分辨率：達(dá)到24位，能提供高精度的測(cè)量結(jié)果。
• 數(shù)據(jù)速率：高速模式下為75 - 125SPS，高分辨率模式下為12 - 22SPS。
• 積分非線(xiàn)性（INL）：端點(diǎn)擬合時(shí)，最大為0.0020% of FSR。
• 偏移誤差：最大為200μV，偏移誤差漂移為0.3μV/℃。
• 增益誤差：最大為0.025%，增益誤差漂移為0.3ppm/℃。
• 共模抑制比：直流時(shí)為85 - 95dB。
• 模擬和數(shù)字電源抑制比：直流時(shí)分別為95dB和80dB。
• 噪聲：高速模式下為1.5ppm of FSR, rms，高分辨率模式下為0.4ppm of FSR, rms。

（三）溫度傳感器特性

在+25°C時(shí)，溫度傳感器電壓典型值為106mV，溫度系數(shù)為360μV/℃。

（四）數(shù)字輸入/輸出特性

• 邏輯電平：$V{IH}$為0.8DVDD至DVDD + 0.1V，$V{IL}$為GND - 0.1V至0.2DVDD。
• 輸出電壓：$V{OH}$在$I{OH}$ = 1mA時(shí)為0.8DVDD，$V{OL}$在$I{OL}$ = 1mA時(shí)為0.2DVDD。
• 輸入泄漏電流：最大為±10nA。

（五）電源特性

• DVDD：范圍為2.7V至5.5V。
• AVDD電流：關(guān)機(jī)時(shí)小于1μA，轉(zhuǎn)換時(shí)根據(jù)不同條件有所不同。

四、引腳配置與功能

（一）ADS1225引腳

（二）ADS1226引腳

與ADS1225類(lèi)似，但增加了MUX引腳用于選擇模擬輸入通道，同時(shí)有AINP2和AINN2作為模擬通道2的正、負(fù)輸入。

五、工作模式與控制

（一）模擬輸入測(cè)量

1. 無(wú)輸入緩沖器

當(dāng)BUFEN引腳置低，禁用緩沖器時(shí)，ADS1225和ADS1226通過(guò)內(nèi)部電容測(cè)量輸入信號(hào)。輸入采樣階段，$S{1}$開(kāi)關(guān)閉合，電容充電；放電階段，$S{1}$打開(kāi)，$S_{2}$閉合，電容放電。輸入電壓需滿(mǎn)足$GND - 100 mV<(AINP, AINN)

2. 有輸入緩沖器

當(dāng)BUFEN引腳置高，啟用緩沖器時(shí)，使用低漂移、斬波穩(wěn)定的輸入緩沖器，可實(shí)現(xiàn)非常高的輸入阻抗。但模擬輸入電壓需保持在GND + 0.05V至AVDD - 1.5V之間，否則會(huì)影響線(xiàn)性度和性能。

（二）溫度傳感器測(cè)量

將TEMPEN引腳置高，可斷開(kāi)選定的模擬輸入，將A/D轉(zhuǎn)換器的輸入連接到內(nèi)部二極管，通過(guò)測(cè)量二極管電壓差來(lái)推斷溫度變化。

（三）電壓基準(zhǔn)輸入

電壓基準(zhǔn)$V_{REF} = VREFP - VREFN$，參考輸入的有效阻抗為1.5MΩ。為保證性能，需在VREFP和VREFN之間并聯(lián)0.1μF電容，并盡量靠近引腳放置。

（四）內(nèi)部振蕩器

內(nèi)置振蕩器，無(wú)需外部晶體或振蕩器，可實(shí)現(xiàn)自由運(yùn)行。

（五）數(shù)據(jù)讀取與輸出

• DRDY/DOUT引腳：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)變低，隨后在SCLK上升沿輸出數(shù)據(jù)，MSB優(yōu)先。
• SCLK引腳：上升沿移出串行數(shù)據(jù)，需注意信號(hào)的干凈，上升和下降時(shí)間應(yīng)小于50ns。
• MODE引腳：高電平為高速模式，數(shù)據(jù)速率約100Hz，rms噪聲為15μV；低電平為高分辨率模式，數(shù)據(jù)速率為16Hz，rms噪聲為4μV。
• START引腳：脈沖置高啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后自動(dòng)關(guān)機(jī)。也可將其置高實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)換。

（六）數(shù)據(jù)格式

輸出24位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)，LSB權(quán)重為$(V_{REF}) /(2^{23}-1)$。正滿(mǎn)量程輸入輸出代碼為7FFFFFh，負(fù)滿(mǎn)量程輸入輸出代碼為800000h。

（七）自校準(zhǔn)

在讀取24位數(shù)據(jù)后，施加兩個(gè)額外的SCLK可啟動(dòng)自校準(zhǔn)，但START引腳在轉(zhuǎn)換前和校準(zhǔn)完成前必須保持高電平。校準(zhǔn)完成后，DRDY/DOUT變低，第一次轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)即可使用。

六、應(yīng)用指南

（一）暴露熱焊盤(pán)處理

ADS1225和ADS1226的暴露熱焊盤(pán)內(nèi)部連接到GND，為保護(hù)封裝免受電路板應(yīng)力影響，需將其焊接到PCB上并保持電氣浮空。

（二）通用建議

• 電源旁路：使用小值陶瓷電容與大值鉭電容并聯(lián)進(jìn)行電源旁路，并將電容靠近電源引腳放置。
• 接地處理：使用接地平面，將GND引腳和旁路電容直接連接到接地平面。
• 數(shù)字輸入處理：在數(shù)字引腳串聯(lián)小電阻（≈100Ω），以控制走線(xiàn)阻抗，避免數(shù)字輸入出現(xiàn)振鈴。
• 參考和模擬輸入：對(duì)參考和模擬輸入進(jìn)行旁路處理，使用低噪聲、低漂移的參考源，如REF1004，并注意輸入電容的質(zhì)量和位置。

（三）不同信號(hào)測(cè)量應(yīng)用

1. 小輸入信號(hào)測(cè)量

對(duì)于橋傳感器或稱(chēng)重傳感器等小輸出信號(hào)的測(cè)量，可使用OPA2333緩沖輸入并提供增益。例如，對(duì)于靈敏度為2mV/V的稱(chēng)重傳感器，使用5V電源時(shí)，推薦OPA2333的增益為100.8V/V，以實(shí)現(xiàn)約1V的滿(mǎn)量程測(cè)量。

2. 大輸入信號(hào)測(cè)量

對(duì)于需要測(cè)量超過(guò)5V信號(hào)的工業(yè)應(yīng)用，可借助INA159將±10V輸入轉(zhuǎn)換為5V輸入，使系統(tǒng)可使用單5V電源運(yùn)行。

七、總結(jié)

ADS1225和ADS1226以其卓越的性能、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為電子工程師在高精度測(cè)量領(lǐng)域的得力助手。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇工作模式和配置參數(shù)，并注意電路板設(shè)計(jì)和外圍電路的優(yōu)化，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類(lèi)似A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。