‌ADS1158 16位模数转换器技术文档总结

该 ADS1158 是一种 16 通道（复用）、低噪声、16 位、δσ（δσ）模数转换器（ADC），能够以每通道 1.8k 到 23.7k 采样率（SPS）提供单周期稳定数据。柔性输入多路复用器可接受八个差分或16个单端输入的组合，其全量程差动范围为5V，真正的双极性范围为±2.5V，适用于5V参考线。四阶δσ调制器之后，是一个五阶sinc数字滤波器，优化为低噪声性能。

多路复用器的差分输出可用于在ADC输入前进行信号调控。内部系统监控寄存器提供供电电压、温度、参考电压、增益和偏移数据。
*附件：ads1158.pdf

板载PLL从32.768kHz的晶体生成系统时钟，或者被外部时钟源覆盖。提供缓冲系统时钟输出（15.7MHz）用于驱动微控制器或额外转换器。

串行数字通信通过兼容SPI™的接口处理。一个简单的命令字结构控制通道配置、数据速率、数字输入输出、监控功能等。

可编程传感器偏置电流源可用于对传感器进行偏置或验证传感器完整性。

ADS1158由单极性+5V或双极性±2.5V模拟电源和兼容2.7V至5.25V接口的数字电源供电。该ADS1158提供QFN-48封装。

特性

• 16位，无缺码
• 固定通道扫描或自动通道扫描
• 固定信道数据速率：125kSPS
• 自动扫描数据速率：23.7kSPS/通道
• 单一转换结算数据
• 16个单端或8个差分输入
• 单极（+5V）或双极（±2.5V）工作
• 0.3 下半压（内侧）
• 直流稳定性：
  1μV/°C 偏移漂移，2ppm/°C 增益漂移
• 开放传感器检测
• 转换控制针脚
• 用于外部信号调理的多路复用器输出
• 片上温度、参考、偏移、增益和供电电压读回
• 功率耗散42mW
• 待机、睡眠和关机模式
• 八个通用输入/输出（GPIO）
• 32.768kHz晶体振荡器或外部时钟
• 应用
• 医疗、航空电子与过程控制
• 机器与系统监控
• 快速扫描多通道仪器
• 工业系统
• 测试与测量系统

参数

方框图

‌一、产品概述‌
ADS1158是德州仪器(TI)推出的16通道、16位低噪声ΔΣ模数转换器，支持单周期稳定数据输出。该器件具有以下核心特性：

• 16位无失码分辨率
• 固定通道模式：125kSPS
• 自动扫描模式：23.7kSPS/通道
• 16个单端输入或8个差分输入
• 单极性(+5V)或双极性(±2.5V)操作
• 优异的直流稳定性：1μV/°C失调漂移，2ppm/°C增益漂移
• 集成开路传感器检测功能
• 片上温度、基准电压、失调、增益和电源电压回读
• 功耗：42mW
• 待机、睡眠和断电模式
• 8个通用输入/输出(GPIO)
• 支持32.768kHz晶体振荡器或外部时钟

‌二、关键特性‌

1. ‌模拟输入‌
   • 16:1模拟输入多路复用器
   • 输入电压范围：AVSS-100mV至AVDD+100mV

• 通道电阻：80Ω
• 传感器偏置电流源：1.5μA或24μA

2. ‌ADC性能‌
   • 积分非线性：0.3LSB
   • 失调误差：-1LSB
   • 噪声：0.6LSB(峰峰值)
3. ‌电源管理‌
   • 模拟电源：AVDD-AVSS=4.75V至5.25V
   • 数字电源：2.7V至5.25V
   • 工作温度范围：-40°C至+105°C

‌三、应用领域‌

• 医疗设备、航空电子和过程控制
• 机器和系统监控
• 快速扫描多通道仪器
• 工业系统
• 测试和测量系统

‌四、系统架构‌

1. ‌时钟系统‌
   • 内部PLL：从32.768kHz晶体生成15.729MHz系统时钟
   • 外部时钟：最高16MHz

‌五、通信接口‌

• SPI兼容串行接口
• 支持寄存器配置和数据读取
• 包含CS、SCLK、DIN和DOUT四线接口

‌五、封装信息‌

• 48引脚VQFN封装
• 尺寸：7mm×7mm
• 引脚间距：0.5mm

‌六、技术亮点‌

1. ‌外部多路复用器环路‌
   • 允许在MUX输出和ADC输入之间添加外部信号调理电路
2. ‌开关时间延迟‌
   • 在自动扫描模式下提供可编程延迟，确保通道切换后充分建立时间
3. ‌传感器偏置‌
   • 集成电流源用于传感器偏置或完整性验证

‌七、典型应用电路‌

• 支持±10V单端输入的双电源操作
• 桥式输入的单电源操作
• 可通过GPIO引脚实现START引脚控制

‌八、工作模式‌

1. ‌转换模式‌
   • 自动扫描模式：预选通道自动顺序测量
   • 固定通道模式：手动选择每个测量通道

‌九、电源序列‌

• 模拟和数字电源可按任意顺序上电
• 内部主复位信号在模拟电源达到约3.2V时产生