ADS1260/ADS1261 技术规格与应用总结

ADS1260和ADS1261 （ADS126x） 是精密的 40kSPS、三角积分 （ΔΣ） 模数转换器 （ADC），包括一个可编程增益放大器 （PGA）。这些器件还包括精密基准电压源和内部故障监控器。传感器就绪型ADC为最苛刻的测量（例如称重秤和电阻温度检测器（RTD））提供了高精度的单芯片解决方案。

ADC包含一个输入信号多路复用器、一个低噪声PGA（增益为1至128）、一个24位ΔΣ调制器、一个精密基准电压源和一个可编程数字滤波器。
*附件：ads1261.pdf

高阻抗PGA输入（1 GΩ）可减少由于传感器负载而导致的测量误差。该ADS1260支持三个差分或五个单端输入。该ADS1261支持5个差分或10个单端输入。集成电流源简化了 RTD 的测量。

灵活的数字滤波器可编程用于单周期稳定转换，同时提供50 Hz和60 Hz线路周期抑制。信号和参考监视器、温度传感器和 CRC 数据验证使数据可靠性更高。

ADS126x是引脚兼容器件，采用5mm×5mm VQFN封装，额定温度范围为–40°C至+125°C。

特性

• 24 位高精度 ADC
  • 失调漂移：1 nV/°C
  • 增益漂移：0.5 ppm/°C
  • 噪声：30 nV 有效值 （20 SPS，增益 = 128）
  • 线性度：2 ppm
• CMOS PGA增益：1至128
• 宽输入电压范围：±7 mV 至 ±5 V
• 数据速率：2.5 SPS 至 40 kSPS
• 2.5V 基准电压源：2 ppm/°C
• 同时提供 50 Hz 和 60 Hz 抑制模式
• 单周期建立模式
• 信号和参考监视器
• 5V 或 ±2.5V 电源
• 内部温度传感器
• 循环冗余校验 （CRC）
• 励磁电流源
• 传感器烧坏电流源
• 四个通用输入/输出 （ADS1261）
• 桥式传感器交流励磁 （ADS1261）
• 5mm × 5mm VQFN 封装

参数

方框图

ADS1260 和 ADS1261（统称 ADS126x）是德州仪器推出的高精度 24 位 ΔΣ 模数转换器（ADC），核心优势为多通道配置、低噪声高稳定性与丰富辅助功能，集成可编程增益放大器（PGA）、 excitation 电流源、温度传感器等，适用于 PLC 模拟输入模块、电子秤、应变片数字化、温度 / 压力测量、实验室仪器等高精度测量场景。

一、核心产品特性与参数

1. 分辨率与测量性能

• 精度指标：分辨率 24 位，积分非线性（INL）最大 ±15 ppm FSR，失调漂移 1 nV/°C，增益漂移 0.5 ppm/°C，确保宽温范围内的测量稳定性。
• 噪声表现：20 SPS、增益 128 时输入参考噪声 30 nVrms，支持斩波模式（Chop Mode）进一步降低噪声与漂移。
• 动态范围：数据速率 2.5 SPS40 kSPS 可调，PGA 增益 1128 可编程，输入电压范围 ±7 mV~±5 V，适配低信号传感器与高幅值信号测量。

2. 通道与功能配置

• 通道差异：ADS1260 支持 3 路差分或 5 路单端输入，ADS1261 支持 5 路差分或 10 路单端输入，且 ADS1261 额外提供 4 个 GPIO 与 AC 激励功能。
• 辅助功能：集成 2 路可编程 excitation 电流源（50 µA3 mA）、传感器烧断检测电流源、内部 2.5 V 参考源（温度漂移 240 ppm/°C）、内部温度传感器（精度 420 µV/°C）。
• 抗干扰能力：数字滤波器支持 sinc1~sinc5 与 FIR 模式，FIR 模式可同时抑制 50 Hz/60 Hz 工频噪声，共模抑制比（CMRR）最高 130 dB。

3. 接口与环境适应性

• 数字接口：SPI 兼容接口（速率最高约 10 MHz），支持 CRC 校验与菊花链扩展，DOUT/DRDY 引脚兼具数据输出与就绪指示功能。
• 电源与封装：支持 5 V 单电源或 ±2.5 V 双电源供电，数字电源 2.75.25 V 兼容；采用 5mm×5mm 32 引脚 VQFN 封装，工作温度范围 - 40°C125°C，ESD 防护 HBM±2000V、CDM±500V。

4. 校准与可靠性

• 校准功能：支持自校准（SFOCAL）、系统校准（SYOCAL）与增益校准（GANCAL），24 位偏移与满量程校准寄存器，可修正系统误差。
• 监控与保护：内置 PGA 输出监控、参考电压监控、过温检测，STATUS 寄存器实时反馈故障状态，提升系统可靠性。

二、型号差异与关键功能

1. 核心型号差异

型号	通道配置（差分 / 单端）	参考输入数量	GPIO/AC 激励	参考源温度漂移（max）
ADS1260B	3/5	1	-	12 ppm/°C
ADS1261	5/10	2	有	40 ppm/°C
ADS1261B	5/10	2	有	12 ppm/°C

2. 关键功能优势

• 灵活滤波：sinc 滤波器可权衡分辨率与响应速度，FIR 滤波器实现单周期稳定与工频噪声抑制，适配不同测量场景。
• 传感器适配：excitation 电流源直接驱动 RTD、应变片等电阻式传感器，AC 激励模式（仅 ADS1261）可消除桥路偏移误差，烧断检测功能排查传感器故障。
• 低功耗设计：正常工作电流 3.86.5 mA，掉电模式电流仅 28 µA，兼顾高精度与低功耗需求。

三、典型应用场景

1. 核心应用领域

• 工业测量：PLC 模拟输入模块采集 4-20 mA 电流信号、应变片 / 压力传感器信号数字化，满足工业过程控制的高精度要求。
• 计量设备：电子秤、天平的重量信号采集，搭配 PGA 高增益模式与低噪声特性，确保计量精度。
• 环境与实验室测量：温度（RTD / 热电偶）、压力等物理量测量，实验室仪器的数据采集单元，支持多通道同步测量。

2. 典型应用电路

• 3 线 RTD 测量 ：利用双 excitation 电流源补偿引线电阻，内部参考源提供比率测量基准，PGA 增益 832 适配 RTD 小信号，测量误差 <±0.02 Ω（20400 Ω 范围）。
• 应变片桥路测量 ：ADS1261 的 AC 激励模式驱动桥路，消除零点漂移与温漂，FIR 滤波器抑制工频干扰，提升桥路信号测量稳定性。

四、设计与使用建议

1. 电源与布局

• 电源配置：模拟电源与数字电源就近放置 0.1 µF 陶瓷电容 + 10 µF 电解电容去耦，AVSS 与 DGND 单点连接，减少地弹噪声。
• 布线规范：模拟信号（AINx、REFOUT）与数字信号分开布线，CAPP/CAPN 引脚外接 4.7 nF C0G 电容，参考源回路尽量短且远离数字电路。

2. 配置与校准

• 首次使用：配置数据速率、PGA 增益与滤波器模式，20 SPS 以下优先选择 FIR 模式抑制工频噪声；启用斩波模式降低低速率下的漂移。
• 校准流程：上电后需等待参考源稳定（约 10 ms），通过自校准消除器件固有误差，系统级应用建议进行系统校准（短接输入校准偏移，标准电阻校准增益）。

3. 多设备与抗干扰

• 多器件级联：SPI 总线需添加上拉电阻（10 kΩ），ADS1261 支持菊花链模式，通过 IMUX 寄存器分配通道地址，避免冲突。
• 抗干扰措施：模拟输入添加 RC 滤波（1 kΩ+100 nF），传感器引线采用屏蔽线，避免与动力线平行布线，减少电磁干扰。