Texas Instruments ADS130B02-Q1 2通道 32kSPSΔΣ模数转换器 (ADC) 提供宽动态范围、低功耗和缓冲模拟输入。这些特性使该器件成为汽车电池管理系统 (BMS) 的理想之选。ADC输入可直接连接分流电阻器（用于双向电池电流测量）、电阻分压器网络（用于高压测量）或温度传感器（例如热敏电阻器或模拟输出温度传感器）。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADS130B02-Q1 2通道32kSPSΔ-Σ ADC数据手册.pdf

Texas Instruments ADS130B02-Q1单独ADC通道可以根据传感器输入进行独立配置。低噪声、可编程增益放大器 (PGA) 提供了从1到128的增益，以放大低电平信号。该器件具有全局斩波模式，可在整个温度和时间范围内消除失调漂移。该器件集成了低漂移、1.2V电压基准和精密振荡器，从而可减小印刷电路板 (PCB) 面积。在数据输入、数据输出和寄存器映射上可选的循环冗余校验 (CRC) 可保持通信完整性。

该完整模拟前端 (AFE) 采用20引脚TSSOP封装，可在–40°C至+125°C汽车温度范围内正常工作。

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1：-40°C至+125°C TA
• 具有功能安全能力
  • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 两个同步采样差分输入ADC
• 可编程数据速率：高达32kSPS
• 可编程增益：高达128
• 全局斩波模式，可在整个温度和时间范围内消除失调漂移
• 可实现直接传感器连接的高阻抗模拟输入
• 集成的负电荷泵允许输入信号测量值低于接地值
• 通道间串扰：–120dB
• 1.2V低漂移内部基准
• 精密内部振荡器
• 用于通信和寄存器映射的循环冗余校验器 (CRC)
• 2.7V至3.6V模拟和数字电源
• 低功耗：3mW（3.3V AVDD和DVDD时）

功能框图

高性能汽车级ΔΣ ADC：ADS130B02-Q1技术解析与应用

一、产品概述

Texas Instruments的ADS130B02-Q1是一款专为汽车应用设计的双通道、同步采样、16位ΔΣ模数转换器(ADC)。该器件具有32kSPS的采样率，集成了可编程增益放大器(PGA)和精密内部基准电压源，适用于严苛的汽车环境。

‌主要特性‌：

• AEC-Q100汽车级认证（温度等级1：-40°C至+125°C）
• 功能安全能力，提供功能安全系统设计文档
• 2通道同步采样差分输入ADC
• 可编程数据速率：最高32kSPS
• 可编程增益：最高128倍
• 全局斩波模式消除温漂和时漂
• 高阻抗模拟输入，可直接连接传感器
• 集成负电荷泵，支持低于地的信号测量
• 通道间串扰：-120dB
• 低漂移内部基准：1.2V
• 低功耗：3.3V供电时仅3mW

二、关键功能详解

1. 模拟前端设计

ADS130B02-Q1的每个通道都包含一个高阻抗输入缓冲器和可编程增益放大器(PGA)，增益设置从1到128共8档可选。输入阻抗取决于主时钟频率(fMCLK)、过采样率(OSR)设置和全局斩波模式：

• 全局斩波禁用时：25MΩ（典型值）
• 全局斩波启用时：可达1GΩ（取决于OSR设置）

器件采用差分输入结构，通过集成负电荷泵技术，允许输入信号低于地电位（最低可达AGND-0.3V），这一特性使其非常适合电池管理系统中的双向电流测量应用。

2. 时钟系统架构

ADS130B02-Q1提供灵活的时钟配置选项：

‌时钟源选择‌：

• 外部时钟（通过CLKIN引脚）
• 内部8.192MHz精密振荡器

‌三种功率模式‌：

1. ‌ 高分辨率模式(HR) ‌：fMCLK=8.192MHz，性能最优
2. ‌ 低功耗模式(LP) ‌：fMCLK=4.096MHz，平衡性能与功耗
3. ‌ 极低功耗模式(VLP) ‌：fMCLK=2.048MHz，功耗最低

3. 数字滤波与数据速率

器件采用ΔΣ调制器配合数字FIR滤波器，提供8种可编程过采样率(OSR)设置：

OSR	HR模式数据速率	LP模式数据速率	VLP模式数据速率
128	32kSPS	16kSPS	8kSPS
256	16kSPS	8kSPS	4kSPS
512	8kSPS	4kSPS	2kSPS
1024	4kSPS	2kSPS	1kSPS
2048	2kSPS	1kSPS	500SPS
4096	1kSPS	500SPS	250SPS
8192	500SPS	250SPS	125SPS
16384	250SPS	125SPS	62.5SPS

三、典型应用场景

1. 电动汽车充电站

• 直流电能计量
• 充电状态监测

2. 汽车电池管理系统(BMS)

• 电流分流测量
• 通过外部电阻分压器进行电压测量
• 使用热敏电阻或模拟输出温度传感器进行温度测量

3. 储能系统(ESS)

• 电池组电压/电流监测
• 系统状态监测

四、设计注意事项

1. 电源设计

• 模拟电源(AVDD)：2.7V至3.6V，需连接1μF去耦电容至AGND
• 数字电源(DVDD)：2.7V至3.6V，需连接1μF去耦电容至DGND
• 电源时序：无特殊要求

2. 布局建议

• 将模拟和数字地平面在芯片下方通过最短路径连接
• 保持模拟输入走线对称且长度匹配
• 避免高频数字信号靠近模拟输入

3. 热管理

器件采用20引脚TSSOP封装，热参数如下：

• 结到环境热阻(θJA)：91.5°C/W
• 结到板热阻(θJB)：43.0°C/W

在高环境温度应用中，需确保结温不超过150°C的绝对最大值。

五、性能参数

‌ADC关键规格‌：

• 分辨率：16位
• INL：±10ppm FSR（最佳拟合）
• 偏移误差（输入参考）：
  • 全局斩波禁用：±200μV（典型值）
  • 全局斩波启用：±0.4μV（典型值）
• 增益误差：±0.2%（包含内部基准误差）
• CMRR：
  • 直流：96dB（全局斩波禁用），128dB（全局斩波启用）
  • 50Hz/60Hz：89dB（全局斩波禁用），106dB（全局斩波启用）

‌噪声性能‌（高分辨率模式，增益=1）：

数据速率	输入参考噪声(μV RMS)
32kSPS	36.62
16kSPS	36.62
8kSPS	36.62
4kSPS	36.62
2kSPS	36.62
1kSPS	36.62
500SPS	36.62
250SPS	36.62