該ADS127L21B是一款高精度、24位、Δ-Σ（Δσ）、模數轉換器（ADC），具有可編程數字濾波器。該數字濾波器使用寬帶濾波器的數據速率高達 512kSPS，使用低延遲濾波器的數據速率高達 1365kSPS。該器件提供了交流性能和直流精度的完美組合，功耗低。

低漂移調制器實現了出色的直流精度，最大 0.8ppm INL（0°C 至 70°C），以及出色的交流性能和低寬帶噪聲。功耗可擴展架構具有四種速度模式，可優化數據速率、分辨率和功耗。信號和基準輸入緩沖器可減少驅動器負載，從而提高精度。
*附件：ads127l21b.pdf

可編程無限和有限脈沖響應（IIR 和 FIR）數字濾波器允許自定義濾波器配置文件，例如 A 加權補償和頻率陷波濾波器。寬帶或低延遲濾波器選項可在一臺器件中優化交流信號性能或直流信號的數據吞吐量。

串行接口具有菊花鏈功能，可減少隔離柵上的信號線數量。SPI輸入數據和寄存器存儲器內容通過循環冗余校驗（CRC）進行驗證，以提高運行可靠性。

小型 3mm × 3mm WQFN 封裝專為空間有限的應用而設計。該器件完全額定工作在–40°C至+125°C溫度范圍內，并且與ADS127L21引腳兼容。

特性

• 具有直流精度的交流性能：
  • 動態范圍 （200kSPS）：111.5dB（典型值）
  • INL：0.2ppm 的 FSR（典型值）
  • 總諧波差：–125dB（典型值）
  • 失調漂移：50nV/°C（典型值）
  • 增益漂移：0.5ppm/°C（典型值）
• 功率可擴展速度模式：
  • 最大速度：512kSPS（典型值 33mW）
  • 高速：400kSPS（典型值為 26mW）
  • 中速：200kSPS（典型值 14mW）
  • 低速：50kSPS（典型值 4.3mW）
• 寬帶或低延遲濾波器模式
• 可編程數據速率：
  • 寬帶濾波器模式：512kSPS
  • 低延遲濾波模式：1.365MSPS
• 可編程 IIR 和 FIR 數字濾波器
• 緩沖輸入
  • 1.5μA典型輸入電流，中速模式
• 輸入范圍：±VREF 或 ±2VREF
• 內部或外部時鐘作
• 轉換延遲（低延遲過濾器）：3μs

參數

方框圖

一、核心特性

1. 性能指標

• AC 與 DC 精度 ：動態范圍（200kSPS 時）典型值 111.5dB，積分非線性（INL）典型值 0.2ppm FSR，總諧波失真（THD）典型值 - 125dB；溫漂特性優異，失調漂移典型值 50nV/°C，增益漂移典型值 0.5ppm/°C。

• 速度與功耗平衡 ：支持 4 種功耗可擴展速度模式，兼顧數據率與功耗需求，具體參數如下：

  速度模式	最大數據率	典型功耗
  最高速（Max）	512kSPS	33mW
  高速（High）	400kSPS	26mW
  中速（Mid）	200kSPS	14mW
  低速（Low）	50kSPS	4.3mW

• 濾波靈活性 ：提供寬帶（Wideband）和低延遲（Low-latency）兩種濾波模式，支持可編程 IIR/FIR 數字濾波器（如 A 加權補償、陷波濾波）；低延遲模式下數據率最高 1.365MSPS，轉換延遲僅 3μs。

• 輸入特性 ：帶緩沖的差分輸入，中速模式下輸入電流典型值 1.5μA；輸入范圍可配置為 ±V_REF 或 ±2V_REF，支持內 / 外部時鐘操作。

2. 功能安全與可靠性

• 具備功能安全能力，提供相關文檔支持安全系統設計。
• SPI 接口支持菊花鏈模式，減少隔離屏障下的信號線數量；SPI 輸入數據與寄存器內容通過循環冗余校驗（CRC）驗證，提升運行可靠性。

二、封裝與引腳

1. 封裝規格

• 采用 3mm×3mm 20 引腳 WQFN（RUK 封裝），適用于空間受限場景，工作溫度范圍 - 40°C 至 + 125°C，與 ADS127L21 引腳兼容。

2. 關鍵引腳功能

三、電氣規格

1. 電源與電壓

• 模擬電源（AVDD1）：最高速 / 高速模式 4.5-5.5V，中速模式 3-5.5V，低速模式 2.85-5.5V；AVDD2 為 1.74-5.5V。
• 數字電源（IOVDD）：1.65-5.5V，內部穩壓至 1.35V 供數字核心。
• 參考電壓：低參考范圍 0.5-2.75V，高參考范圍 1V 至 AVDD1-AVSS（高參考范圍強制輸入范圍為 1x）。

2. 輸入與噪聲

• 輸入電流：緩沖開啟時，中速模式 ±1.5μA，低速模式 ±0.4μA；緩沖關閉時隨速度模式變化（如最高速模式 125μA/V）。
• 噪聲性能：寬帶濾波器下，最高速模式（OSR=32）噪聲 11.1μV RMS，動態范圍 108.3dB；Sinc4 濾波器（OSR=64）噪聲 5.71μV RMS，動態范圍 114.1dB。

四、工作模式與控制

1. 速度模式

通過SPEED_MODE[1:0]寄存器配置 4 種模式，對應不同時鐘頻率（最高速 32.768MHz，低速 3.2MHz），需匹配外部時鐘或內部振蕩器（僅支持 DC 信號，固定 25.6MHz）。

2. 濾波模式

• 寬帶濾波器 ：含預設 / 可編程 FIR（128 抽頭）+4 階 IIR，支持自定義濾波（高通、帶通等），-0.1dB 帶寬 0.4125×f_DATA，-3dB 帶寬 0.4374×f_DATA，適合 AC 信號。
• 低延遲濾波器 ：Sinc3/Sinc4 + 可選 Sinc1 級聯， latency 最短 3μs，適合 DC 信號或控制環路；支持 OSR 編程（12-4096），數據率最高 1.365MSPS。

3. 同步與校準

• 同步模式 ：支持同步控制（連續轉換，START 同步）、啟動 / 停止控制（門控轉換）、單觸發控制（單次轉換）。
• 校準功能 ：24 位偏移（OFFSET）與增益（GAIN）校準寄存器，偏移校準用補碼，增益校準用無符號二進制（歸一化 400000h 為 1 倍增益）。

五、接口與通信

1. SPI 接口

• 兼容 SPI 模式 1（CPOL=0，CPHA=1），支持全雙工、菊花鏈（多 ADC 級聯減少 SPI 引腳）。
• 幀格式：數據分辨率 16/24 位，可選 STATUS 頭（狀態信息）、CRC 字節（8 位 CRC-8-ATM，FIR 系數用 16 位 CRC-16-IBM），幀長 16-40 位（依配置）。
• 命令集：讀寄存器（40h + 地址）、寫寄存器（80h + 地址）、無操作（00h 00h）、復位（01011000b 寫入 CONTROL 寄存器）。

2. 數據就緒與復位

• DRDY 引腳（或 SDO/DRDY 二合一）低電平指示數據就緒，讀取時在 SCLK 驅動下輸出數據。
• 復位方式：RESET 引腳（低電平 4 個 CLK 周期）、SPI 命令（寫復位 pattern）、上電復位（POR）。

六、寄存器配置

核心寄存器功能如下，地址 00h-17h，關鍵寄存器包括：

七、應用場景與設計建議

1. 典型應用

• 測試測量 ：數據采集（DAQ）、數字萬用表（高精度 DC/AC 測量）。
• 工業自動化 ：振動監測（高動態范圍 + 低噪聲）、狀態控制。
• 醫療 ：多普勒超聲（低延遲 + 寬帶濾波）。
• 電網 ：電能質量分析儀（高線性度 + 50/60Hz 抑制）。

2. 設計建議

• 電源濾波 ：AVDD1/AVDD2/IOVDD 需并聯 1μF+0.1μF 電容（靠近引腳），CAPA（模擬穩壓輸出）、CAPD（數字穩壓輸出）各并聯 1μF 電容。
• 輸入驅動 ：啟用輸入緩沖（AINP_BUF/AINN_BUF）降低外部驅動要求，長距離信號需緩沖；建議差分輸入匹配布線（減少噪聲耦合）。
• 抗混疊濾波 ：根據 OSR 選擇濾波器階數（如 OSR=32 需 4 階濾波器，12.8MHz 時衰減 90dB），推薦使用 THS4551（全差分放大器）設計有源濾波。
• PCB 布局 ：4 層板（內部分別為地、電源平面），模擬 / 數字地單點連接（ADC 處），參考電壓靠近 ADC 并獨立濾波。