ADS1282-SP 高分辨率模数转换器 （ADC）技术手册

ADS1282-SP 是一款耐辐射的超高性能单芯片模数转换器 （ADC），集成了低噪声可编程增益放大器 （PGA） 和双通道输入多路复用器 （MUX）。ADS1282-SP适用于太空应用的苛刻需求，提供超精密性能，同时保持辐射耐受性，适用于各种卫星、有效载荷、传感和其他恶劣环境应用。

该转换器使用四阶、固有稳定的三角积分 （ΔΣ） 调制器，可提供出色的噪声和线性度性能。调制器可与片内数字滤波器结合使用，也可以旁路与后处理滤波器一起使用。
*附件：ads1282-sp.pdf

灵活的输入多路复用器提供了用于测量的额外外部输入，以及内部自检连接。PGA 具有出色的低噪声 （5 nV/√Hz） 和高输入阻抗，允许在较宽的增益范围内轻松与传感器连接。

数字滤波器提供每秒250至4000个样本（SPS）的可选数据速率。高通滤波器 （HPF） 具有可调节的转角频率。片内增益和失调缩放寄存器支持系统校准。

同步输入 （SYNC） 可用于同步多个 ADS1282 的转换。SYNC输入还接受时钟输入，用于连续对准来自外部源的转换。

放大器、调制器和滤波器共同耗散 30 mW。ADS1282-SP 的额定温度范围为 –55°C 至 125°C。

特性

• QMLV （QML V 级） MIL-PRF-38535 合格和辐射硬度保证 （RHA），SMD 5962-14231
  • 5962L1423101VXC - 在军用温度范围（–55°C 至 125°C）内进行认证
  • 5962L1423102VXC - 在降低的温度范围（–55°C 至 115°C）内通过认证，可提高动态性能
• 5962L14231：
  • 辐射硬度保证 （RHA） 高达 总电离剂量 （TID） 50 kRAD （Si）
  • 单事件闩锁 （SEL） 不受 LET 影响 = 50 MeV-cm^2^125°C 时为 /mg
  • 单事件闩锁 （SEL） 不受 LET 影响 = 60 MeV-cm^2^85°C 时为 /mg
• 高分辨率：124 dB SNR （1000 SPS）
• 高精度：THD：–102 dB
  INL：0.5 ppm
• 低噪声 PGA
• 双通道输入多路复用器
• 固有稳定的调制器，具有快速响应的超量程检测
• 灵活的数字滤波器：
  • Sinc + FIR + IIR（可选）
  • 线性或最小相位响应
  • 可编程高通滤波器
  • 可选 FIR 数据速率：
    250 SPS 至 4 kSPS
• 过滤器旁路选项
• 低功耗：25 mW
• 失调和增益校准引擎
• SYNC 输入
• 模拟电源：单极性 （5 V） 或双极性 （±2.5 V）
• 数字电源：1.75 至 3.3 V

参数

方框图

ADS1282-SP 是德州仪器（Texas Instruments）推出的一款专为太空及恶劣环境设计的辐射加固高分辨率 ΔΣ 模数转换器（ADC），核心优势在于平衡高精度信号转换性能与严苛环境下的稳定性，适用于对辐射耐受性、温度适应性和测量精度均有高要求的场景。

一、核心定位与辐射耐受性

作为辐射加固认证（RHA）器件，ADS1282-SP 符合 QMLV（MIL-PRF-38535）标准，且通过 SMD 5962-14231 认证，核心辐射防护能力包括：

• 总电离剂量（TID）耐受达 50 kRAD（Si），可应对太空等强辐射环境长期使用需求；
• 单粒子锁定（SEL）免疫：85℃时 LET=60 MeV-cm²/mg，125℃时 LET=50 MeV-cm²/mg，避免粒子辐射导致的器件功能锁定；
• 提供两款温度适配型号：5962L1423101VXC（-55℃~125℃军用温度范围）、5962L1423102VXC（-55℃~115℃缩减温度范围，动态性能优化）。

二、关键性能指标

1. 精度与分辨率

• 高分辨率：1000 SPS 采样率下信噪比（SNR）达 124 dB，总谐波失真（THD）低至 - 102 dB，积分非线性（INL）仅 0.5 ppm，支持 31 位无丢失码分辨率；
• 数据速率：FIR 滤波器模式下可选 250~4000 SPS，Sinc 滤波器模式下最高达 128000 SPS，适配不同响应速度需求。

2. 信号处理组件

• 低噪声 PGA ：可编程增益 1~64（按 2 的幂次调节），噪声密度低至 5 nV/√Hz，高输入阻抗（差分 1 GΩ、共模 100 MΩ），减少信号衰减与干扰；
• 两通道 MUX ：支持外部双差分输入、内部自测试（如 400Ω 短路测试、共模测试），切换开关导通电阻典型值 30Ω；
• 四阶 ΔΣ 调制器 ：固有稳定结构，具备快速过范围检测（MFLAG 引脚指示），支持直接输出调制器信号（ bypass 数字滤波器）；
• 灵活数字滤波器 ：包含 Sinc（五阶，可变抽取率）、FIR（低通，可选线性 / 最小相位）、IIR（高通，可编程截止频率），可组合选择或旁路，满足不同滤波需求。

三、硬件与工作特性

1. 电源与封装

• 电源适配：模拟电源支持单极性（5V）或双极性（±2.5V），数字电源 1.753.3V；低功耗设计，高分辨率模式下功耗 2541 mW，掉电模式低至 0.45~0.95 mW；
• 封装规格：28 引脚 CFP（HKV）陶瓷双扁平封装，尺寸 18.23mm×12.70mm，符合军用封装可靠性要求。

2. 控制与接口

• 同步与复位：SYNC 引脚支持多器件转换同步，RESET 引脚 / 命令可重置寄存器与转换流程；
• 串行接口：SPI 协议（SCLK、DIN、DOUT），DRDY 引脚指示数据就绪，支持 “连续读数据”“命令读数据” 两种模式；
• 校准功能：内置偏移（OFSCAL）与增益（GANCAL）校准引擎，支持手动写入校准值，适配系统精度补偿需求。

四、典型应用场景

• 太空卫星：温度传感、位置检测、有效载荷信号采集等精密科学应用；
• 高准确度仪器：实验室测量设备、工业级高精度数据采集系统；
• 注意：工程评估样品（/EM 型号）仅适用于 25℃环境测试，不可用于量产、辐射测试或飞行场景。

五、设计关键要点

1. 电源与接地 ：所有电源引脚需搭配 1μF 陶瓷旁路电容（靠近引脚布局），模拟地（AVSS）与数字地（DGND）需隔离布线，避免数字噪声串扰模拟信号；
2. 信号调理 ：模拟输入需符合 PGA 范围（AVSS+0.7V~AVDD-1.25V），建议添加 RC 抗混叠滤波器（如 10nF 电容接 CAPP/CAPN 引脚）；
3. 校准与同步 ：更换 PGA 增益后需重新校准；多器件同步时，需确保 SYNC 信号同时触发，避免相位偏差；
4. 辐射与 ESD 防护 ：存储 / 运输时需短路引脚或使用导电泡沫，ESD 防护符合 HBM±2000V、CDM±1000V 标准。