該ADS131M06是一款六通道、同步采樣、24 位、Δ-Σ （ΔΣ）、模數轉換器 （ADC），具有寬動態范圍、低功耗和能量測量特定功能，使該器件非常適合電能計量、功率計量和斷路器應用。ADC輸入可以直接連接到電阻分壓器網絡或電源變壓器以測量電壓，或連接到電流互感器或羅氏線圈以測量電流。
*附件：ads131m06.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。此外，該器件還集成了通道間相位校準以及失調和增益校準寄存器，以幫助消除信號鏈誤差。

器件中集成了低漂移的 1.2V 基準電壓源，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 32 引腳 TQFP 封裝或無引腳 32 引腳 WQFN 封裝，額定工作溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

特性

• 6 個同時采樣差分輸入
• 可編程數據速率高達 32 kSPS
• 可編程增益高達 128
• 噪音表現：
  • 增益 = 1， 4 kSPS 時的 102 dB 動態范圍
  • 增益 = 64、4 kSPS 時的 80 dB 動態范圍
• 總諧波失真：–100 dB
• 用于直接傳感器連接的高阻抗輸入：
  • 輸入阻抗 330kΩ，增益為 1、2 和 4
  • 輸入阻抗≥ 1MΩ，增益為8、16、32、64和128
• 可編程通道間相位延遲校準：
  • 244 ns 分辨率，8.192 MHz f克金
• 電流檢測模式允許極低功耗的篡改檢測
• 快速啟動：在電源斜坡后 0.5 ms 內獲得第一個數據
• 集成負電荷泵允許輸入信號低于地
• 通道間串擾：–120 dB
• 低漂移內部基準電壓源
• 通信和寄存器映射上的循環冗余校驗 （CRC）
• 2.7V 至 3.6V 模擬和數字電源
• 低功耗：3V AVDD 和 DVDD 時為 4.9 mW
• 封裝：32引腳TQFP或32引腳WQFN
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +125°C

參數

方框圖

ADS131M06 是德州儀器推出的 6 通道同步采樣 24 位 ΔΣ 模數轉換器（ADC），核心優勢為高分辨率、寬動態范圍、低功耗及豐富校準功能，專為電能計量、電力質量監測、電池測試等對采樣精度和同步性要求嚴苛的工業場景設計。

核心參數與特性

1. 采樣與分辨率：6 通道同步采樣，24 位分辨率，可編程數據速率最高 32 kSPS（高分辨率模式）；支持高分辨率（HR）、低功耗（LP）、極低功耗（VLP）三種功率模式，靈活平衡性能與功耗。
2. 精度與動態性能：積分非線性（INL）典型值 7.5 ppm FSR，總諧波失真（THD）低至 -100 dB；增益 1 時動態范圍達 102 dB（4 kSPS），通道間串擾低至 -120 dB，信號完整性優異。
3. 增益與輸入特性：可編程增益放大器（PGA）支持 1/2/4/8/16/32/64/128 檔增益；輸入阻抗隨增益變化，增益≤4 時為 330 kΩ，增益≥8 時≥1 MΩ，支持直接連接傳感器。
4. 功耗與封裝：3 V 供電時功耗低至 4.9 mW（VLP 模式）；提供 32 引腳 TQFP（5mm×5mm）和 WQFN（4mm×4mm）兩種封裝，工作溫度范圍 -40°C 至 125°C，滿足工業級需求。
5. 附加特性：集成 1.2 V 低漂移內部參考（溫漂最大 20 ppm/°C），支持外部參考輸入；具備通道間相位校準（244 ns 分辨率）、偏移 / 增益校準功能，內置 CRC 校驗保障通信與寄存器完整性。

核心功能模塊

• 信號采樣鏈路：每通道含可編程增益放大器（PGA）、ΔΣ 調制器及數字抽取濾波器，支持 128-16384 檔過采樣率（OSR），可通過調整 OSR 優化噪聲性能。
• 校準與補償：支持通道間相位延遲校準（±512 個調制器時鐘周期范圍），每通道獨立偏移校準（OCAL）和增益校準（GCAL）寄存器，可實時修正系統誤差；全局斬波模式（Global-Chop）可降低偏移誤差與漂移。
• 時鐘與同步：支持外部時鐘輸入（CLKIN）或內部晶振，調制器時鐘頻率為 CLKIN/2；SYNC/RESET 引腳可實現多器件同步采樣或硬件復位，滿足多通道擴展需求。
• 通信與控制：采用 SPI 接口（支持 16/24/32 位數據寬度），含 DRDY 數據就緒引腳；支持 SPI 輸入 / 輸出 CRC 校驗、寄存器映射 CRC 校驗，提升通信可靠性；內置電流檢測模式，適用于低功耗防篡改場景。
• 功能模式：除三種功率模式外，還支持待機模式（低功耗，保留寄存器配置）、連續轉換模式（適合交流信號測量）、全局斬波模式（適合直流高精度測量）。

應用場景

適用于工商業電能表、斷路器、保護繼電器、電力質量監測儀、電池測試設備、電池管理系統（BMS），可滿足電壓、電流同步采樣及功率、能量計算需求。

設計要點

1. 接口配置：SPI 接口需配置為 CPOL=0、CPHA=1 模式，根據數據寬度需求選擇 16/24/32 位格式；DRDY 引腳可配置為推挽或開漏輸出，需根據主機接口匹配上拉電阻。
2. 電源與時鐘：模擬電源（AVDD）和數字電源（DVDD）需分別供電，就近放置 1 μF 去耦電容；時鐘源需保證低抖動，CLKIN 頻率需匹配所選功率模式（HR 模式推薦 8.192 MHz）。
3. 布局規范：模擬地與數字地單點連接，避免地環路；模擬信號線路與數字線路分開布線，ADC 輸入端需添加 RC 抗混疊濾波器（推薦 1 kΩ 電阻 + 10 nF 電容）；TQFP/WQFN 封裝需注意散熱焊盤接地，提升熱性能。
4. 校準與優化：通過偏移 / 增益校準寄存器修正系統誤差，利用相位校準功能補償傳感器相位延遲；根據應用場景選擇合適的 OSR 和功率模式，平衡采樣速率、噪聲與功耗。