ADS1283 核心产品信息总结

该ADS1283是一款性能极高的单芯片模数转换器（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）。该ADS1283适用于地震监测设备的苛刻需求。

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。调制器数字输出由片内数字滤波器进行数字滤波和抽取，以产生ADC转换结果。
*附件：ads1283.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，以及内部自检输入连接。PGA 具有出色的低噪声 （5 nV/√Hz） 和极高的输入阻抗，允许在很宽的增益范围内轻松与检波器和水听器连接。

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ADS1283设备的转换。

该ADS1283采用紧凑的24引脚、5mm×4mm VQFN封装，额定温度范围为–40°C至+85°C，最大工作温度范围为–50°C至+125°C。

特性

• 高分辨率：
  • 信噪比：130 dB（250 SPS，PGA = 1）
• 高精度：
  • 总谐失真：–122 分贝
• 低功耗：
  • 18 mW（PGA = 1、2、4 或 8）
  • 关断模式：10 μW
• 低噪声PGA：5 nV/√Hz
• 双通道输入多路复用器
• 具有快速响应超量程检测器的固有稳定调制器
• 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
• 失调和增益校准引擎
• SYNC 输入
• 模拟电源：5 V 或 ±2.5 V
• 数字电源：1.8 V 至 3.3 V

参数

方框图

ADS1283 是德州仪器推出的超高分辨率 delta-sigma 模数转换器（ADC），核心优势为低噪声、高动态性能及灵活的滤波与校准功能，专为地震监测、能源勘探、高精度仪器等对信号采集精度要求严苛的场景设计。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与采样：31 位有效分辨率，FIR 模式下采样率 250SPS-4kSPS，Sinc 模式最高 128kSPS
• 封装与温度：24 引脚 VQFN 封装（5.0mm×4.0mm）；工作温度 -40°C 至 85°C，极限工作温度 -50°C 至 125°C
• 电源与功耗：模拟电源（AVDD/AVSS）支持 ±2.5V 或 5V 单电源，数字电源（DVDD）1.65V-3.6V；PGA=1-8 时典型功耗 18mW，掉电模式仅 10μW
• 输入特性：双通道差分输入，PGA 增益 1-64（ADS1283/1283B）或 1/4/16（ADS1283A）；输入噪声密度 5nV/√Hz，输入阻抗最高 100GΩ（CHOP 禁用）

2. 性能特性

• 动态指标：250SPS、PGA=1 时 SNR 典型 130dB，THD 典型 -122dB，SFDR 典型 123dB
• 静态精度：偏移误差典型 100μV/PGA（ADS1283/1283A）或 75μV/PGA（ADS1283B 可选），校准后偏移漂移 0.03μV/°C；增益误差校准后低至 0.0002%
• 滤波特性：支持 Sinc/FIR/IIR 组合滤波，可选择线性 / 最小相位响应；高通滤波器截止频率 0.1Hz-10Hz 可编程
• 可靠性：ESD 防护（HBM ±2kV、CDM ±500V）；电源抑制比（PSRR）最高 115dB，共模抑制比（CMRR）最高 135dB

3. 关键功能参数

• 校准功能：内置偏移与增益校准引擎，支持自动校准（OFSCAL/GANCAL 命令）和用户自定义校准，校准后精度显著提升
• 同步与控制：SYNC 引脚支持多器件同步采集，支持脉冲同步和连续同步模式；DRDY 引脚指示数据就绪，MFLAG 引脚提示调制器过载
• 接口特性：SPI 兼容串行接口，支持连续读数据和命令读数据模式，SCLK 最高速率 fCLK/2（fCLK 标称 4.096MHz）

二、关键功能特性

1. 超高精度信号采集

• 低噪声设计：PGA 采用斩波稳定技术（CHOP 功能），有效抑制 1/f 噪声，5nV/√Hz 低噪声密度适配微弱信号采集
• 灵活滤波配置：Sinc 滤波器适合高速场景，FIR+IIR 组合滤波提供低纹波和高阻带衰减（135dB），可按需平衡分辨率与响应速度
• 多通道与自测试：双通道输入多路复用器，支持通道短路、共模测试等自测试模式，便于系统校准与故障诊断

2. 工业级适配能力

• 宽电源兼容：模拟电源支持双极性和单极性供电，数字电源独立且宽电压范围，适配不同系统电源架构
• 抗干扰设计：优异的 PSRR 和 CMRR 性能，减少电源噪声和共模干扰影响；Schmitt 触发数字输入提升噪声 immunity
• 过载保护：内置调制器过载检测器（MFLAG），快速响应输入超限，避免信号失真

3. 灵活校准与同步

• 多维校准：支持偏移、增益双参数校准，可通过命令自动完成或手动写入校准系数，适配温漂补偿需求
• 多器件同步：SYNC 引脚支持多 ADC 同步采集，可通过脉冲或连续时钟触发，满足多通道同步采样场景
• 低功耗优化：支持待机模式（保留寄存器配置）和掉电模式，配合可编程采样率，平衡精度与功耗

三、典型应用场景

• 能源勘探：地震检波器、地质传感器信号采集
• 高精度仪器：色谱仪、质谱仪等分析仪器
• 工业监测：高压设备状态监测、精密传感器信号转换
• 医疗电子：低噪声生理信号采集（如心电、脑电放大后采集）

四、设计与使用建议

1. 接口与配置

• 滤波选择：高精度场景优先选择 Sinc+FIR+HPF 组合滤波，高速场景可选用 Sinc 滤波模式
• 校准操作：上电后建议执行偏移与增益校准，PGA 变更后需重新校准；ADS1283B 可选择 75mV 偏移以优化低电平信号采集
• 同步配置：多器件组网时，通过 SYNC 引脚同步触发，确保各通道采集时序一致

2. 电源与布线

• 电源设计：AVDD/AVSS 需并联 0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 电解电容，DVDD 与 BYPAS 引脚在 DVDD<2.25V 时短接；模拟地与数字地单点连接
• 布局规范：模拟输入、参考电压路径远离数字信号线；REFIN 引脚就近放置 0.1μF 去耦电容，布线电感控制在 2nH 以内
• 输入驱动：高阻抗传感器需搭配缓冲放大器，CAPP/CAPN 引脚必须外接 10nF C0G 电容，形成抗混叠滤波

3. 参考源与增益

• 参考源选择：优先选用低噪声、低漂移参考源（如 REF5050），必要时添加 RC 滤波网络降低参考噪声
• 增益匹配：多通道应用中保持各通道 PGA 增益一致，通过增益校准寄存器补偿通道间差异
• 噪声控制：微弱信号采集时启用 CHOP 功能，牺牲部分输入阻抗以降低 1/f 噪声；采样率降低可进一步提升 SNR。