德州仪器ADS1x48评估模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments ADS1x48V2EVM-PDK评估模块 (EVM) 性能演示套件 (PDK) 是用于评估ADS1148或ADS1248的平台。ADS1148是一款八通道、16位高精度ΔΣ模数转换器 (ADC)。ADS1248是一款八通道、24位高精度ΔΣ模数转换器 (ADC)。该评估模块设计用于轻松接受多种类型的模拟温度传感器,包括电阻温度检测器 (RTD)、热电偶和热敏电阻器。Texas Instruments ADS1x48EVM-PDK包括ADS1x48EVM、精密ADC主板 (PAMBoard) 以及随附的计算机软件,能够让用户通过通用串行总线 (USB) 与模数转换器进行通信、捕获数据以及执行数据分析。

数据手册:*附件:Texas Instruments ADS1x48V2EVM-PDK评估模块数据手册.pdf

特性

  • 包括使用高性能ADS1x48 ADC测量传感器输入所需的硬件和软件
  • 发货随附PAMBoard,其通过USB 2.0(或更高版本)为评估模块提供了方便的接口,用于电源传输和数字接口
  • 无需外部电源
  • 易于使用的评估软件包含图形工具,用于数据采集和分析

功能框图

评估模块

德州仪器ADS1x48评估模块技术解析与应用指南

一、评估模块概述

德州仪器(TI)的ADS1x48EVM评估模块是针对ADS1148(16位)和ADS1248(24位)Δ-Σ模数转换器的完整评估平台。该模块通过USB接口与计算机连接,配备图形用户界面(GUI)软件,可便捷地配置和操作器件。

评估模块的核心特性包括:

  • 可编程增益放大器(PGA)
  • 2.048V内部电压基准
  • 集成振荡器
  • 双电流源(IDACs)
  • 多种系统监控功能
  • 7个单端或4个差分输入配置
  • 适用于热电偶、RTD和热敏电阻等多种温度传感器

二、硬件架构解析

2.1 电源管理系统

ADS1x48EVM支持灵活的电源配置:

  • AVDD选择‌:通过JP1跳线可选择3.3V或5V模拟供电
  • 电源指示‌:D1(3.3V有效)和D2(AVDD有效)LED指示灯
  • 数字供电‌:固定3.3V DVDD,源自USB电源

模块采用两级稳压设计:PAMBoard上的DC/DC转换器将USB 5V升压至5.5V,再经LDO稳压器提供清洁的5V和3.3V电源。

2.2 基准电压选项

模块提供四种基准电压配置方式:

VREF模式电压值连接方式适用场景
内部基准2.048VREFOUT引脚(J5:4)常规测量
REF50252.5VU2输出(J5:3)高精度应用
比率式可变R11电阻RTD测量
外部基准用户定义J6(REFP1,REFN1)特殊需求

2.3 时钟配置

通过JP2跳线可选择:

  • 内部时钟‌:4.096MHz集成振荡器(默认)
  • 外部时钟‌:通过J4-40引脚输入

三、传感器接口设计

3.1 热电偶连接方案

硬件配置‌:

  • 连接至J5端子块的TC+(J5:1)和TC-(J5:2)
  • 差分滤波器(1.93kHz截止频率)
  • 共模滤波器(38.63kHz截止频率)

偏置方案‌:

  1. 电阻偏置‌:安装1MΩ-10MΩ的R24(上拉)和R23(下拉)电阻,中心点在AVDD/2
  2. 基准偏置‌:通过跳线将TC-连接至REF5025(2.5V)或REFOUT(2.048V)

冷端补偿‌:

  • 可选配0603封装的10kΩ NTC热敏电阻(RT1)
  • PCB采用铜浇注设计确保等温连接

3.2 热敏电阻测量方案

典型配置‌:

  • 连接至J5端子块的NTC+(J5:5)和NTC-(J5:6)
  • 默认10kΩ分压电阻(R17)
  • 可选线性化电阻(R14)

偏置方法‌:
通过跳线将NTC+连接至REFOUT或REF5025输出,使用相同基准进行ADC测量。

3.3 RTD测量方案

端子连接‌:

  • RTD_A(J6:3)、RTD_B(J6:4)、RTD_C(J6:5)
  • 支持2线、3线和4线RTD连接

关键元件‌:

  • R11(4.02kΩ)作为参考电阻(RREF)
  • 利用ADS1x48内部IDAC提供激励电流
  • 比率式测量架构提高精度

连接方式‌:

  • 2线RTD‌:使用低侧或高侧RREF
  • 3线RTD‌:单IDAC或双IDAC配置
  • 4线RTD‌:消除引线电阻影响

四、软件操作指南

4.1 GUI功能概述

  1. 硬件连接检测‌:状态栏显示连接状态
  2. 寄存器配置‌:直观的寄存器映射界面
  3. 数据捕获‌:实时数据显示与分析
  4. 文件操作‌:配置保存与加载

4.2 典型工作流程

  1. 硬件连接:EVM→PAMBoard→USB
  2. 跳线设置:电源、时钟、传感器类型
  3. GUI启动:自动检测硬件
  4. 基准选择:根据传感器类型配置
  5. 传感器连接:对应端子块
  6. 数据采集:启动捕获并分析

五、设计参考资源

  1. PCB设计‌:
    • 4层板设计(顶层、2个地平面、底层)
    • 详细的布局和走线方案
    • 完整的物料清单(BOM)
  2. 相关文档‌:
    • ADS1248数据手册(SBAS426)
    • ADS1148数据手册(SBAS453)
    • REF5025数据手册(SBOS410)
  3. 应用笔记‌:
    • 热电偶测量基础指南
    • RTD测量技术白皮书
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