ADS127L01 24 位高速宽带 ADC 核心信息总结

该ADS127L01是一款 24 位、三角积分 （ΔΣ）、带数据的模数转换器 （ADC） 速率高达 512 kSPS。该器件提供了出色的直流精度和 出色的交流性能。高阶斩波稳定调制器实现了极低的漂移 带内噪声低。集成抽取滤波器可抑制调制器的带外噪声。在 除了AL低延迟滤波器外，ADS127L01还提供多个小于以下的宽带滤波器 ±0.00004 dB纹波，并可选择奈奎斯特速率下–116 dB阻带衰减。
*附件：ads127l01.pdf

传统上，提供良好漂移性能的工业 Δ-Σ ADC 使用数字 具有大通带下垂的滤波器。因此，工业三角积分 ADC 的信号有限 带宽，主要适用于直流测量。音频应用中的高分辨率ADC 提供更大的可用带宽，但偏移和漂移规格明显较弱 比工业同行。该ADS127L01结合了这些转换器，提供高精度 工业测量具有优异的直流和交流规格，适用于扩展工业 温度范围为 –40°C 至 +125°C。

多种作模式允许优化速度、分辨率和功率。一个 可编程串行接口，具有三种选项之一（SPI、帧同步从机或帧同步 master）提供跨隔离栅与微控制器或数字的便捷接口 信号处理器 （DSP）。

特性

• 数据速率：高达 512 kSPS
• 交流+直流性能：
  • 通带：高达 230 kHz
  • 信噪比：高达 115.5 dB
  • 总谐波扰：低至 –129 dB
  • 直流精度：
  • 失调漂移：1.5 μV/°C
  • 增益漂移：0.2 ppm/°C
• 作模式：
  • 高分辨率（26 mW 时为 128 kSPS）
  • 低功耗（15 mW 时为 128 kSPS）
  • 极低功耗：105 dB SNR（9 mW 时为 128 kSPS）
• 数字滤波器选项：
  • 低延迟滤波器：正弦频率响应
  • 宽带 1 滤波器：（0.45 至 0.55） × f数据过渡带
  • 宽带 2 滤波器：（0.40 至 0.50） × f数据过渡带
• SPI™ 或帧同步串行接口
  • 菊花链兼容
• 模拟电源：2.7 V 至 3.6 V
• 数字电源：1.7 V 至 3.6 V
• 工作温度：–40°C 至 +125°C

参数

方框图

ADS127L01 是德州仪器推出的 24 位 ΔΣ 型模数转换器（ADC），采样速率高达 512 kSPS，兼具优异的直流精度与交流性能，集成多种数字滤波选项与灵活串行接口，采用 32 引脚 TQFP 封装（5.0 mm×5.0 mm），支持宽温工作（–40°C 至 + 125°C），适配振动与模态分析、数据采集系统、声学与动态应变片测量、电能质量分析等高精度中高速数据采集场景。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与采样：24 位无失码分辨率，采样速率范围 2 kSPS 至 512 kSPS，输入满量程电压 ±VREF（VREF 范围 0.5 V 至 3.0 V），通带宽度最高 230 kHz，满足宽频信号高精度采集需求。
• 精度与动态性能：SNR 最高 115.5 dB（VREF=3 V、OSR=256 时），THD 低至 - 129 dB，积分非线性（INL）最大 10 ppm；直流漂移优异，失调漂移 1.5 μV/°C，增益漂移低至 0.2 ppm/°C，共模抑制比（CMRR）95 dB（60 Hz），电源抑制比（PSRR）80 dB-90 dB。
• 噪声特性：低噪声设计，HR 模式下 OSR=256 时噪声仅 3.6 μVrms，不同工作模式与过采样率（OSR）组合可灵活优化噪声性能，适配不同精度需求。

2. 核心功能

• 多模式数字滤波：支持 3 种滤波选项，包括低延迟 sinc 滤波器（LL）、宽带滤波器 1（WB1，过渡带 0.45-0.55×fDATA）、宽带滤波器 2（WB2，过渡带 0.40-0.50×fDATA），通带纹波 ±0.000032 dB，阻带衰减 116 dB，兼顾响应速度与滤波效果。
• 灵活工作模式：提供高分辨率（HR）、低功耗（LP）、超低功耗（VLP）三种模式，128 kSPS 下 HR 模式功耗 25.7 mW、LP 模式 13.4 mW、VLP 模式 6.8 mW，可根据系统功耗预算灵活选择。
• 接口与控制：支持 SPI、帧同步从机 / 主机三种接口模式，支持菊花链级联与多器件同步；硬件引脚可配置滤波类型、过采样率（OSR 32/64/128/256 等），SPI 模式支持偏移与增益校准，适配不同系统集成需求。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：模拟电源 AVDD（2.7 V-3.6 V）、LVDD（1.7 V-1.9 V），数字电源 DVDD（1.7 V-3.6 V）；HR 模式下 AVDD 电流 1.3 mA-1.6 mA，DVDD 电流 2.8 mA-3.4 mA，功耗随工作模式与采样速率动态可调。
• 工作条件：ESD 防护 ±2000 V（人体模型）、±1000 V（器件充电模型）；结温最高 150°C，结到环境热阻 73.4 °C/W，抗干扰能力与环境适应性强。
• 封装与热性能：32 引脚 TQFP 封装，引脚间距 0.5 mm，热性能优异，适配高密度 PCB 设计。

二、核心功能解析

1. 数字滤波与过采样

• 滤波选项：低延迟滤波器响应快，适合多路复用或快速响应场景；宽带滤波器（WB1/WB2）线性相位特性好，通带纹波极小，适合高频交流信号测量。
• 过采样配置：通过 OSR [1:0] 引脚选择 32×、64×、128×、256× 等过采样率（低延迟滤波器支持最高 2048×OSR），过采样率越高，噪声越低但采样速率相应降低，可灵活平衡精度与速度。

2. 接口与同步

• 串行接口：SPI 模式支持寄存器配置、校准命令与数据读写，最高 SCLK 频率适配系统需求；帧同步模式（主 / 从）适配音频类 ADC 接口场景，简化与 MCU/DSP/FPGA 的连接。
• 多器件扩展：支持菊花链级联与多器件同步，通过 START 引脚或 RESET/PWDN 引脚实现多 ADC 时序对齐，适配多通道数据采集系统。

3. 校准与系统监控

• 校准功能：SPI 模式下支持 24 位偏移校准与 16 位增益校准，可修正 ADC 内部误差或系统级误差，提升测量精度。
• 状态监控：内置过范围检测功能，实时标记输入信号是否超出满量程，状态字支持 4 位 / 8 位 CRC 校验，保障数据传输完整性。

三、应用场景

适用于振动与模态分析、高精度数据采集系统、声学测量、动态应变片信号转换、电能质量监测、工业过程控制等场景，尤其适配对直流精度、低漂移、高动态范围有严格要求的中高速数据采集任务。

四、设计与使用建议

1. 电源与基准

• 电源设计：AVDD、LVDD、DVDD 需分别 decoupling，每个电源引脚就近配置 1 μF 电容，模拟地（AGND）与数字地（DGND）单点连接，减少地环路干扰；优先使用线性稳压器（LDO）供电，降低电源噪声。
• 基准配置：推荐使用低噪声、低漂移基准源（如 REF6025、REF5025），REFP 与 REFN 引脚需并联 10 μF+0.1 μF 滤波电容，布线短且粗，避免基准噪声影响转换精度。

2. 输入与驱动

• 输入配置：支持全差分或伪差分输入，输入共模电压为 AVDD/2，需确保输入电压在 AGND-0.3 V 至 AVDD+0.3 V 范围内，避免 ESD 二极管导通。
• 前端驱动：由于 ADC 输入为开关电容结构，需搭配低噪声、高带宽差分放大器（如 THS4551）作为前端驱动，同时添加一阶 RC 抗混叠滤波器（推荐 CDIFF≥800 pF），抑制采样毛刺与带外噪声。

3. 滤波与采样配置

• 滤波选择：快速响应场景（如多路复用）选择低延迟滤波器，高精度交流测量场景选择宽带滤波器 2（WB2），兼顾阻带衰减与信号保真度。
• 过采样优化：根据精度需求选择 OSR，低速率高精度场景采用高 OSR（如 256×），高速场景采用低 OSR（如 32×），平衡噪声与采样速率。

4. 布局与防护

• 布局规范：模拟信号与数字信号分区布线，避免交叉；时钟线远离模拟输入线，减少耦合干扰；电源 decoupling 电容紧邻引脚，减少寄生电感。
• 静电防护：遵循 ESD 防护规范，器件焊接与操作时采取防静电措施，避免静电损坏高精度模拟电路。

五、封装与订购信息

• 封装规格：32 引脚 TQFP（PBS 封装），尺寸 5.0 mm×5.0 mm，引脚间距 0.5 mm，符合 RoHS 标准，引脚镀层为 NIPDAU，焊接兼容性良好。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS127L01IPBS（250 个 / 托盘）、ADS127L01IPBSR（1000 个 / 卷带），MSL 等级 2（1 年），峰值回流温度 260°C。

六、关键设计要点

• 时序同步：多器件同步时，共享同一时钟源，通过 START 引脚同步启动转换，确保通道间时序一致性。
• 功耗管理：闲置时可通过 RESET/PWDN 引脚进入掉电模式，掉电电流仅 0.6 μA-8 μA，降低系统功耗。
• 校准流程：上电后需等待电源与基准稳定，再执行偏移与增益校准，校准前短接输入或施加标准校准电压，提升校准精度。