ADS1278-SP 技术规格与应用总结

ADS1278-SP（八进制）是一款 24 位 δ-Σ （ΔΣ） 模数转换器 （ADC），数据速率高达每秒 128k 采样 （SPS），允许同时采样 8 个通道。

传统上，具有良好漂移性能的工业 Delta-Sigma ADC 使用具有大通带下垂的数字滤波器。因此，它们的信号带宽有限，最适合直流测量。音频应用中的高分辨率 ADC 提供更大的可用带宽，但失调和漂移规格明显弱于相应的工业同类产品。ADS1278-SP 结合了这些类型的转换器，可实现具有出色直流和交流规格的高精度工业测量。
*附件：ads1278-sp.pdf

高阶斩波稳定调制器实现了极低的漂移和低带内噪声。板载抽取滤波器可抑制调制器和信号带外噪声。这些ADC提供高达奈奎斯特速率90%的可用信号带宽，纹波小于0.005 dB。

四种作模式允许优化速度、分辨率和功率。所有作都由引脚直接控制;没有要编程的寄存器。该器件在–55°C至125°C的扩展温度范围内完全额定，并采用84引脚HFQ封装。

特性

• 抗辐射
  • TID 75 克拉德（Si）
  • TID 辐射批次验收测试 （RLAT） 待定
  • 单事件闩锁 （SEL） 不受 LET 68 MeV-cm 的影响 ^2^ /毫克 @ 125°C
• 同时采样八个通道
• 高达 128kSPS 的数据速率
• 交流性能：
  • 63 kHz 带宽
  • 111 dB SNR（高分辨率模式）
  • –108 dB 总谐波差
• 直流精度：
  • 0.8μV/°C失调漂移
  • 1.3 ppm/°C 增益漂移
• 可选作模式：
  • 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
• 线性相位数字滤波器
• SPI™ 或帧同步串行接口
• 低采样孔径误差
• 调制器输出选项（数字滤波器旁路）
• 模拟电源：5 V
• 数字内核：1.8 V
• I/O 电源：1.8 V 至 3.3 V

参数

方框图

ADS1278-SP 是德州仪器推出的抗辐射型 8 通道同步采样 24 位模数转换器（ADC），核心定位为航天、卫星等严苛环境下的高精度数据采集，兼具高分辨率、多工作模式及优异的抗辐射性能。

一、核心产品特性与参数

1. 抗辐射与环境适应性

• 总电离剂量（TID）耐受度达 75 krad (Si)，单粒子锁定（SEL）在 125°C 下对 LET 68 MeV-cm²/mg 免疫，满足航天级可靠性要求。
• 工作温度范围覆盖 -55°C +125°C（ADS1278MHFQ-MLS 型号），存储温度 -60°C +150°C，适配极端环境。

2. 精度与性能

• 分辨率与漂移 ：24 位无失码分辨率，偏移漂移低至 0.8 μV/°C，增益漂移仅 1.3 ppm/°C，直流精度优异。
• 交流性能 ：高分辨率模式下 SNR 达 111 dB、THD 为 -108 dB；带宽 63 kHz，支持多频信号精准采集。
• 采样特性 ：8 通道同步采样，采样孔径匹配误差典型值小于 500 ps，通道间串扰低至 -107 dB，相位一致性出色。

3. 工作模式与速率

• 支持四种可配置模式：高速模式（128 kSPS，106 dB SNR）、高分辨率模式（52.7 kSPS，111 dB SNR）、低功耗模式（52.7 kSPS，31 mW / 通道）、低速模式（10.5 kSPS，7 mW / 通道），可按需平衡速率、分辨率与功耗。
• 主时钟（CLK）支持 0.1 MHz~32.768 MHz（高速模式），数据速率随时钟频率线性缩放。

4. 电源与封装

• 电源配置：模拟电源（AVDD）4.75 V5.25 V，数字核心电源（DVDD）1.65 V1.95 V，I/O 电源（IOVDD）1.65 V3.6 V，功耗范围 50 mW805 mW 按需调节。
• 封装规格：84 引脚 HFQ（CFP）陶瓷封装，带散热焊盘，重量 4.46 g（±10%），符合航天设备轻量化要求。

二、关键功能与接口

1. 信号处理与滤波

• 采用 6 阶斩波稳定 ΔΣ 调制器，搭配线性相位 FIR 数字滤波器，通带纹波小于 ±0.005 dB，_stop 带衰减达 100 dB，可旁路滤波器直接输出调制器信号。
• 过采样率可配置（高速 / 低功耗 / 低速模式 64 倍，高分辨率模式 128 倍），有效抑制量化噪声。

2. 数字接口与控制

• 支持 SPI 和帧同步（Frame-Sync）两种串行接口，数据格式可选 TDM（时分复用）或离散输出，支持菊花链扩展多通道系统。
• 无寄存器设计，通过 MODE [1:0]、FORMAT [2:0] 等引脚直接配置模式与接口，操作简洁；具备 SYNC 同步引脚，支持多器件协同采样。

3. 保护与控制功能

• 通道独立掉电控制（PWDN [8:1]），全通道掉电时进入微瓦级低功耗状态；支持测试模式（TEST [1:0]），便于引脚连通性检测。
• 集成 ESD 保护、电源监控及上电复位（POR），参考电压输入（VREFP/VREFN）支持 0.5 V~3.1 V 差分输入，适配多种基准源。

三、典型应用与设计建议

1. 核心应用场景

• 航天系统：卫星温度 / 位置传感、轨道观测设备、航天器精密仪器数据采集。
• 高端测试仪器：高精度多通道数据采集系统、工业自动化控制模块。

2. 设计关键要点

• 电源与接地 ：各电源引脚就近配置 0.1 μF 陶瓷电容 + 10 μF 钽电容去耦；采用单一接地平面，避免模拟与数字地环路干扰。
• 信号路由 ：模拟输入（AINP/AINN）差分布线、短路径且远离数字信号；参考电压引脚（VREFP/VREFN）需低噪声驱动，建议添加 0.1 μF 旁路电容。
• 时钟与同步 ：优先选用低抖动晶体振荡器作为时钟源，时钟线串联 50 Ω 匹配电阻；多器件同步时，将 SYNC 引脚互联，确保采样时序一致。