該ADS131E08S是一款多通道、同步采樣、24位、增量σ（ΔΣ）、模數轉換器（ADC），內置可編程增益放大器（PGA）、內部基準電壓源和內部振蕩器。ADC寬動態范圍、可擴展的數據速率和內部故障檢測監控器使該ADS131E08S在工業電源監控、控制和保護應用中非常有吸引力?？焖偕想姇r間允許在施加到器件的電源后 3 ms 內提供數據，用于線路供電電源應用。真正的高阻抗輸入使ADS131E08S能夠直接與電阻分壓器網絡或電壓互感器連接以測量線路電壓，或電流互感器或羅氏線圈以測量線路電流。憑借高集成度和卓越的性能，該ADS131E08S能夠以顯著減小的尺寸、功耗和總體成本創建可擴展的工業電源系統。
*附件：ads131e08s.pdf

該ADS131E08S每個通道都有一個單獨的輸入多路復用器，可以獨立連接到內部生成的信號，用于測試、溫度和故障檢測。故障檢測可以在器件內部實現，使用具有數模轉換器 （DAC） 控制觸發電平的集成比較器。該ADS131E08S可以在高達 64 kSPS 的數據速率下工作。

完整的模擬前端 （AFE） 解決方案采用 64 引腳 TQFP 封裝，額定工作溫度范圍為 –40°C 至 +105°C。

特性

• 上電時間：3 ms
• 八個差分同步采樣輸入
• 高性能：
  • 1 kSPS 時的動態范圍：118 dB
  • 串擾：–125 dB
  • 總諧波擾：50 Hz 和 60 Hz 時為 –100 dB
• 低功耗：2 mW/通道
• 數據速率：1、2、4、8、16、32 和 64 kSPS
• 增益選項：1、2、4、8 和 12
• 內部基準電壓源：8 ppm/°C 漂移
• 供應范圍：
  • 模擬：
    • 2.7 V 至 5.25 V（單極性）
    • ±2.5 V（雙極性）
  • 數字：1.7 V 至 3.6 V
• 故障檢測和設備自檢能力
• SPI? 兼容數據接口和四個 GPIO
• 封裝：64引腳TQFP
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +105°C

參數

方框圖

ADS131E08S 是德州儀器（Texas Instruments）推出的一款高集成度、低功耗 8 通道模擬前端，核心優勢是快速上電、高分辨率與優異抗干擾性能兼具，集成可編程增益放大器（PGA）、內部基準源和故障檢測功能，適用于工業電力監控、斷路器保護、數據采集系統等對多通道同步采樣有嚴苛要求的場景。

一、核心性能與定位

• 分辨率與采樣速率 ：24 位分辨率（32/64 kSPS 時為 16 位），支持 1、2、4、8、16、32、64 kSPS 可調采樣率，8 通道同步采樣，通道串擾低至 - 125 dB。
• 動態性能 ：1 kSPS 采樣率下動態范圍達 118 dB，50/60 Hz 輸入時總諧波失真（THD）低至 - 100 dB，共模抑制比（CMRR）≥-110 dB，內置 EMI 濾波器，抗干擾能力強。
• 功耗與上電特性 ：單通道功耗僅 2 mW，8 通道全工作時典型功耗 29.7 mW（5V 供電）；上電時間僅 3 ms，支持快速啟動應用場景。

二、關鍵功能與硬件特性

1. 信號處理與校正

• 集成可編程增益放大器（PGA），支持 1、2、4、8、12 倍增益可調，適配不同幅度輸入信號；
• 內置 ΔΣ 調制器與三階 sinc 數字濾波器，可通過調整采樣率平衡分辨率與帶寬，3 dB 帶寬隨增益變化（增益 1 時 237 kHz，增益 12 時 32 kHz）；
• 支持通道偏移校準、溫度傳感、電源監測等自檢功能，集成故障檢測比較器，可配置過范圍閾值。

2. 接口與封裝

• 數字輸出：SPI 兼容接口，支持連續讀數據（RDATAC）和命令讀數據（RDATA）模式，4 個通用 GPIO 引腳；
• 電源與基準：模擬電源支持 2.7V5.25V（單極性）或 ±2.5V（雙極性），數字電源 1.7V3.6V；內置 2.4V/4V 基準源，溫漂僅 8 ppm/°C；
• 封裝規格：64 引腳 TQFP 封裝（10mm×10mm），工作溫度范圍 - 40℃~105℃，滿足工業環境要求。

3. 輸入特性

• 模擬輸入：8 路差分輸入，輸入阻抗達 200 MΩ，輸入偏置電流僅 5 nA，支持偽差分和全差分兩種驅動方式；
• 輸入范圍：差分輸入范圍為 ±VREF/Gain（VREF 可選 2.4V 或 4V），支持 AC/DC 耦合，unused 通道可斷電節省功耗。

三、工作模式與配置

• 電源模式 ：支持正常、待機、掉電三種模式，待機模式功耗低至 2 mW，掉電模式僅 10 μW；
• 采樣模式 ：支持連續采樣和單次采樣，START 引腳或 SPI 命令可控制采樣啟動 / 停止，多器件可通過 START 引腳同步；
• 校準模式 ：支持通道偏移校準（OFFSETCAL 命令），校準時間約 153 ms，校準后偏移誤差漂移低至 0.2 μV/°C。

四、典型應用場景

• 工業電力應用：斷路器保護、繼電器控制、三相電壓 / 電流監測；
• 數據采集系統、醫療設備、工業自動化控制、智能電網終端。

五、設計關鍵要點

1. 電源與去耦 ：模擬電源（AVDD）和數字電源（DVDD）需分別配置 1 μF 旁路電容，VCAP1~VCAP4 引腳需按要求連接指定容量電容（如 VCAP1 接 470 pF），降低電源噪聲；
2. 信號接口：模擬輸入推薦串聯 5~10 Ω 電阻抑制寄生振蕩，差分傳輸線需等長布線；數字信號線與模擬信號線分開布局，避免串擾；
3. 校準與初始化：上電后建議執行偏移校準，更改 PGA 增益后需重新校準；多器件同步時，通過 START 引腳同步觸發，確保采樣相位一致；
4. 故障檢測：配置 COMP_TH 寄存器設定過范圍閾值，通過 FAULT_STATP/FAULT_STATN 寄存器讀取故障狀態，GPIO 可配置故障告警輸出。