Texas Instruments ADS130B02-Q1 2通道 32kSPSΔΣ模數轉換器 (ADC) 提供寬動態范圍、低功耗和緩沖模擬輸入。這些特性使該器件成為汽車電池管理系統 (BMS) 的理想之選。ADC輸入可直接連接分流電阻器（用于雙向電池電流測量）、電阻分壓器網絡（用于高壓測量）或溫度傳感器（例如熱敏電阻器或模擬輸出溫度傳感器）。

數據手冊：*附件：Texas Instruments ADS130B02-Q1 2通道32kSPSΔ-Σ ADC數據手冊.pdf

Texas Instruments ADS130B02-Q1單獨ADC通道可以根據傳感器輸入進行獨立配置。低噪聲、可編程增益放大器 (PGA) 提供了從1到128的增益，以放大低電平信號。該器件具有全局斬波模式，可在整個溫度和時間范圍內消除失調漂移。該器件集成了低漂移、1.2V電壓基準和精密振蕩器，從而可減小印刷電路板 (PCB) 面積。在數據輸入、數據輸出和寄存器映射上可選的循環冗余校驗 (CRC) 可保持通信完整性。

該完整模擬前端 (AFE) 采用20引腳TSSOP封裝，可在–40°C至+125°C汽車溫度范圍內正常工作。

特性

• 符合汽車應用類AEC-Q100標準
  • 溫度等級1：-40°C至+125°C TA
• 具有功能安全能力
  • 來輔助功能安全系統設計的文檔
• 兩個同步采樣差分輸入ADC
• 可編程數據速率：高達32kSPS
• 可編程增益：高達128
• 全局斬波模式，可在整個溫度和時間范圍內消除失調漂移
• 可實現直接傳感器連接的高阻抗模擬輸入
• 集成的負電荷泵允許輸入信號測量值低于接地值
• 通道間串擾：–120dB
• 1.2V低漂移內部基準
• 精密內部振蕩器
• 用于通信和寄存器映射的循環冗余校驗器 (CRC)
• 2.7V至3.6V模擬和數字電源
• 低功耗：3mW（3.3V AVDD和DVDD時）

功能框圖

高性能汽車級ΔΣ ADC：ADS130B02-Q1技術解析與應用

一、產品概述

Texas Instruments的ADS130B02-Q1是一款專為汽車應用設計的雙通道、同步采樣、16位ΔΣ模數轉換器(ADC)。該器件具有32kSPS的采樣率，集成了可編程增益放大器(PGA)和精密內部基準電壓源，適用于嚴苛的汽車環境。

?主要特性?：

• AEC-Q100汽車級認證（溫度等級1：-40°C至+125°C）
• 功能安全能力，提供功能安全系統設計文檔
• 2通道同步采樣差分輸入ADC
• 可編程數據速率：最高32kSPS
• 可編程增益：最高128倍
• 全局斬波模式消除溫漂和時漂
• 高阻抗模擬輸入，可直接連接傳感器
• 集成負電荷泵，支持低于地的信號測量
• 通道間串擾：-120dB
• 低漂移內部基準：1.2V
• 低功耗：3.3V供電時僅3mW

二、關鍵功能詳解

1. 模擬前端設計

ADS130B02-Q1的每個通道都包含一個高阻抗輸入緩沖器和可編程增益放大器(PGA)，增益設置從1到128共8檔可選。輸入阻抗取決于主時鐘頻率(fMCLK)、過采樣率(OSR)設置和全局斬波模式：

• 全局斬波禁用時：25MΩ（典型值）
• 全局斬波啟用時：可達1GΩ（取決于OSR設置）

器件采用差分輸入結構，通過集成負電荷泵技術，允許輸入信號低于地電位（最低可達AGND-0.3V），這一特性使其非常適合電池管理系統中的雙向電流測量應用。

2. 時鐘系統架構

ADS130B02-Q1提供靈活的時鐘配置選項：

?時鐘源選擇?：

• 外部時鐘（通過CLKIN引腳）
• 內部8.192MHz精密振蕩器

?三種功率模式?：

1. ? 高分辨率模式(HR) ?：fMCLK=8.192MHz，性能最優
2. ? 低功耗模式(LP) ?：fMCLK=4.096MHz，平衡性能與功耗
3. ? 極低功耗模式(VLP) ?：fMCLK=2.048MHz，功耗最低

3. 數字濾波與數據速率

器件采用ΔΣ調制器配合數字FIR濾波器，提供8種可編程過采樣率(OSR)設置：

三、典型應用場景

1. 電動汽車充電站

• 直流電能計量
• 充電狀態監測

2. 汽車電池管理系統(BMS)

• 電流分流測量
• 通過外部電阻分壓器進行電壓測量
• 使用熱敏電阻或模擬輸出溫度傳感器進行溫度測量

3. 儲能系統(ESS)

• 電池組電壓/電流監測
• 系統狀態監測

四、設計注意事項

1. 電源設計

• 模擬電源(AVDD)：2.7V至3.6V，需連接1μF去耦電容至AGND
• 數字電源(DVDD)：2.7V至3.6V，需連接1μF去耦電容至DGND
• 電源時序：無特殊要求

2. 布局建議

• 將模擬和數字地平面在芯片下方通過最短路徑連接
• 保持模擬輸入走線對稱且長度匹配
• 避免高頻數字信號靠近模擬輸入

3. 熱管理

器件采用20引腳TSSOP封裝，熱參數如下：

• 結到環境熱阻(θJA)：91.5°C/W
• 結到板熱阻(θJB)：43.0°C/W

在高環境溫度應用中，需確保結溫不超過150°C的絕對最大值。

五、性能參數

?ADC關鍵規格?：

• 分辨率：16位
• INL：±10ppm FSR（最佳擬合）
• 偏移誤差（輸入參考）：
  • 全局斬波禁用：±200μV（典型值）
  • 全局斬波啟用：±0.4μV（典型值）
• 增益誤差：±0.2%（包含內部基準誤差）
• CMRR：
  • 直流：96dB（全局斬波禁用），128dB（全局斬波啟用）
  • 50Hz/60Hz：89dB（全局斬波禁用），106dB（全局斬波啟用）

?噪聲性能?（高分辨率模式，增益=1）：