Texas Instruments ADS127L11 24位Delta-Sigma（Δ-Σ）模数转换器（ADC）在使用宽带滤波器时数据速率高达400kSPS，使用低延迟滤波器时数据速率高达1067kSPS。该器件具有出色的交流性能、直流精度和低功耗（高速模式下为18.6mW）。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADS127L11 24位Δ-Σ ADC数据手册.pdf

该器件集成了输入和基准缓冲器，用于降低信号负载效应。低漂移调制器可实现出色的直流精度和低带内噪声，从而提供出色的交流性能。电源可扩展架构提供两种速度模式来优化数据速率、分辨率和功耗。数字滤波器可配置为宽带或低延迟运行，允许在一个器件中优化直流信号的宽带交流性能或数据吞吐量。

串行接口具有菊花链功能，可通过隔离栅减少SPI I/O。输入和输出数据以及寄存器设置通过循环冗余校验 (CRC) 功能进行验证，以增强运行可靠性。小型3mm × 3mm WQFN和6.5mm × 4.4mm TSSOP封装专为空间有限的应用而设计。Texas Instruments ADS127L11的额定工作温度范围为 –40°C至+125°C。

特性

• 可编程数据速率
  • 高达400kSPS（宽带滤波器）
  • 高达 1.067MSPS（低延迟滤波器）
• 可选数字滤波器
  • 宽带或低延迟
• 交流精度与直流精度
  • 动态范围：111.5dB (200kSPS)
  • THD ：–120dB
  • INL（FS为0.9ppm）
  • 失调漂移：50nV/°C
  • 增益漂移：0.6ppm/°C
• 电源可扩展架构
  • 高速模式：400kSPS，18.6mW
  • 低速模式：50kSPS，3.3mW
• 输入和基准预充电缓冲器
• 内部或外部时钟
• 支持功能安全
  • 来辅助功能安全系统设计的文档

简化框图

深入解析德州仪器ADS127L11 24位Δ-Σ ADC的技术特性与应用

德州仪器(TI)的ADS127L11是一款高性能24位Δ-Σ模数转换器(ADC)，专为精密数据采集系统设计。本文将基于官方数据手册，详细分析该器件的关键特性、工作原理和典型应用场景。

一、ADS127L11核心特性概述

ADS127L11作为TI精密ADC系列的重要成员，具有以下突出特点：

1. ‌高精度性能‌：
   • 24位分辨率，最高400kSPS采样率(宽带滤波器模式)
   • 动态范围达111.5dB(200kSPS)
   • 总谐波失真(THD)低至-120dB
   • 积分非线性(INL)仅为0.9ppm(满量程)
2. ‌灵活的数字滤波选项‌：
   • 宽带滤波器：提供优异的频率响应特性，适合交流信号测量
   • 低延迟滤波器：支持多种配置(sinc3/sinc4)，优化直流信号测量
3. ‌可扩展的功率架构‌：
   • 高速模式：400kSPS下功耗18.6mW
   • 低速模式：50kSPS下仅需3.3mW
4. ‌集成功能增强可靠性‌：
   • 输入和参考预充电缓冲器
   • 内部或外部时钟选项
   • 功能安全支持文档

二、架构与工作原理

1. 模拟输入结构

ADS127L11采用全差分模拟输入架构(VIN = VAINP - VAINN)，支持两种输入范围：

• 1x范围：±VREF
• 2x范围：±2·VREF（当VREF≤2.75V时可用）

器件集成了可编程的输入预充电缓冲器，显著降低了外部驱动器的带宽要求。在高速模式下，输入采样电容的充电需求可建模为95μA/V的等效输入电流。

2. Δ-Σ调制器

采用三阶单环多比特结构，具有5位内部量化器。该设计在低功耗条件下实现了优异的噪声和线性度性能。为防止调制器饱和，输入信号幅度需控制在特定限制内，数据手册图8-7详细展示了避免饱和的幅度限制曲线。

3. 数字滤波器系统

ADS127L11提供两种可编程滤波器模式：

‌宽带滤波器‌：

• 多级FIR设计，线性相位响应
• 低通带波纹(<0.0004dB)
• 高阻带衰减(>106dB)
• 群延迟恒定(34/fDATA)

‌低延迟滤波器‌：

• 支持sinc3/sinc4及其组合
• 优化时间域特性，缩短采集时间
• 提供50/60Hz工频抑制选项

三、关键性能参数详解

1. 噪声性能

在不同配置下，ADS127L11表现出卓越的噪声性能：

滤波器模式	OSR	数据率(kSPS)	噪声(μV RMS)	动态范围(dB)
宽带	32	400	10.6	108.7
宽带	64	200	7.47	111.8
Sinc4	32	400	7.96	111.2
Sinc4	64	200	5.57	114.3

2. 温度稳定性

ADS127L11在工业温度范围(-40°C至+125°C)内保持出色性能：

• 偏移漂移：50nV/°C(典型值)
• 增益漂移：0.6ppm/°C(典型值)
• 长期稳定性：<2μV偏移变化(1000小时)

四、典型应用设计指南

1. 抗混叠滤波器设计

针对400kSPS数据率(OSR=32)的应用，建议采用四阶抗混叠滤波器：

• 目标：在12.8MHz(fMOD)处提供90dB衰减
• 实现：被动一阶+主动二阶+被动一阶组合
• 关键元件：THS4551全差分放大器作为有源滤波器核心

2. 参考电压设计

REF6041是高精度电压参考的理想选择：

• 22μF+0.1μF去耦电容直接放置在REFP/REFN引脚
• 启用REFP预充电缓冲可降低参考驱动要求
• 参考输入电流在高速模式下典型值为190μA/V(无缓冲时)

3. 电源设计建议

• AVDD1(5V)：串联3Ω电阻后接1μF+0.1μF去耦
• AVDD2(1.8-5V)：1μF+0.1μF去耦
• IOVDD(1.8-5V)：1μF+0.1μF去耦
• CAPA/CAPD：各需1μF旁路电容

五、应用场景

ADS127L11特别适合以下高要求应用：

1. ‌测试测量设备‌：
   • 数据采集系统(DAQ)
   • 振动分析仪器
   • 声学测量
2. ‌工业自动化‌：
   • 状态监测系统
   • 高精度过程控制
3. ‌医疗设备‌：
   • 脑电图(EEG)
   • 医疗成像前端
4. ‌能源基础设施‌：
   • 电能质量分析仪
   • 智能电网监测

六、评估与开发支持

TI提供全面的技术支持资源：

• TINA-TI™ SPICE模型用于滤波器仿真
• ADS127L11 CRC计算工具
• 同步采样系统应用指南
• 参考设计(IEPE振动传感器接口)

通过合理利用这些资源，工程师可以快速完成从概念验证到量产的全流程开发。