ADS131B04-Q1 是一款四通道、同步采樣、24 位、三角積分 （ΔΣ） 模數轉換器 （ADC），提供寬動態范圍、低功耗和緩沖模擬輸入，使該器件非常適合汽車電池管理系統 （BMS）。ADC輸入可直接連接至分流電阻器，用于雙向電池電流測量，可直接連接至電阻分壓器網絡，用于高壓測量，或與溫度傳感器（如熱敏電阻或模擬輸出溫度傳感器）連接。
*附件：ads131b04-q1.pdf

可以根據傳感器輸入獨立配置各個ADC通道。低噪聲、可編程增益放大器 （PGA） 提供 1 至 128 的增益范圍，以放大低電平信號。該器件具有全局斬波模式，可消除隨溫度和時間變化的失調漂移。此外，該器件還集成了失調和增益校準寄存器，有助于消除信號鏈誤差。

該器件集成了低漂移、1.2V 基準電壓源和精密振蕩器，可減少印刷電路板 （PCB） 面積。數據輸入、數據輸出和寄存器映射上的可選循環冗余校驗 （CRC） 可保持通信完整性。

完整的模擬前端 （AFE） 采用 20 引腳 TSSOP 封裝，額定溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

特性

• 符合 AEC-Q100 標準，適用于汽車應用：
  • 溫度等級 1：–40°C 至 +125°C，T一個
• 功能安全功能
  • 可用于幫助功能安全系統設計的文檔
• 4 個同步采樣差分輸入 ADC
• 可編程數據速率：高達 32 kSPS
• 可編程增益：高達 128
• 噪音表現：
  • 0.82 微伏有效值1 kSPS時，增益 = 8
• 全局斬波模式可消除隨溫度和時間變化的失調漂移
• 用于直接傳感器連接的高阻抗模擬輸入
• 集成負電荷泵允許在地面以下進行輸入信號測量
• 通道間串擾：–120 dB
• 低漂移內部基準電壓源：1.2 V
• 精密內部振蕩器
• CRC on communications 和 register map
• 模擬和數字電源：2.7 V 至 3.6 V
• 低功耗：3.3V AVDD 和 DVDD 時為 5 mW

參數

方框圖

ADS131B04-Q1 是德州儀器推出的 AEC-Q100 認證 4 通道同步采樣 24 位 ΔΣ ADC，核心優勢為低噪聲、寬增益范圍與全局斬波模式，專為汽車電池管理系統（BMS）、電動汽車充電站、儲能系統設計，支持電流、電壓、溫度多參數精準測量。

核心參數與特性

• 分辨率與采樣：24 位分辨率無失碼，4 路差分輸入同步采樣；可編程采樣率最高 32 kSPS，支持高分辨率（HR）、低功耗（LP）、極低功耗（VLP）三種功率模式。
• 增益與輸入：可編程增益 1-128 倍，增益≥4 時支持輸入信號低于地電位測量；輸入阻抗最高≥1 GΩ（全局斬波使能 + 高 OSR），通道間串擾 - 120 dB。
• 動態性能：1 kSPS、增益 = 8 時噪聲僅 0.82 μVRMS；全局斬波模式下失調漂移低至 7-30 nV/°C，長期穩定性優異；CMRR 最高 128 dB，確保高共模抑制能力。
• 供電與封裝：模擬 / 數字供電 2.7V-3.6V，功耗低至 5 mW（3.3V 供電）；工作溫度–40°C-125°C，采用 20 引腳 TSSOP 封裝（6.5mm×4.4mm）。
• 安全與接口：符合功能安全設計要求，支持 SPI 通信 CRC 校驗；內置 1.2V 低漂移參考源與高精度振蕩器，減少外部元件需求。

關鍵功能設計

• 信號鏈架構：ΔΣ 調制器 + 數字抽取濾波器，支持 128-16384 倍過采樣（OSR）；全局斬波模式可大幅降低溫漂與時間漂移，提升直流測量精度。
• 靈活校準：每通道獨立偏移（OCAL）和增益（GCAL）校準寄存器，支持實時誤差修正；校準值支持存儲于外部非易失性存儲器。
• 同步與控制：SYNC/RESET 引腳支持多器件同步或硬件復位；DRDY 引腳指示數據就緒，SPI 接口支持 16/24/32 位字長配置。
• 監控與保護：集成寄存器映射 CRC 校驗、SPI 通信超時機制；支持通道使能 / 禁用配置，適配多場景測量需求。

典型應用場景

• 汽車 BMS：分流電阻雙向電流測量（充放電監測）、電池包電壓分壓測量、熱敏電阻溫度監測（如 TMP61-Q1）。
• 電動汽車充電站：直流電能計量，滿足高精度功率計算需求。
• 儲能系統（ESS）：多通道電壓、電流同步采樣，保障儲能單元狀態監測準確性。

設計與使用建議

• 電源與去耦：AVDD 和 DVDD 需分別并聯 1 μF 去耦電容，CAP 引腳（LDO 輸出）需接 220 nF 電容到 DGND；模擬地與數字地就近單點連接，減少干擾。
• 輸入配置：模擬輸入建議添加 RC 低通濾波器抑制混疊；未使用數字引腳需接 DVDD 或 DGND，CLKIN 引腳接地啟用內部振蕩器。
• 布局注意：采用獨立接地平面，模擬與數字信號分區域布線；時鐘信號避免過沖與毛刺，長距離傳輸需終端匹配。
• 校準與同步：上電后建議在室溫下完成偏移與增益校準；多器件同步需共享時鐘并觸發 SYNC 信號，確保采樣一致性。