在電子設計領域，高精度模擬到數字的轉換至關重要，它直接影響著系統的性能和精度。TI公司的ADS1225和ADS1226 24位delta - sigma A/D轉換器，憑借其出色的性能、易用性和低功耗等特點，成為眾多應用場景中的理想選擇。今天，我們就來深入剖析這兩款轉換器。

文件下載：ads1225.pdf

一、產品概述

ADS1225和ADS1226是24位delta - sigma A/D轉換器。ADS1225為單通道，而ADS1226可通過多路復用器選擇兩個輸入通道之一。它們采用4mm × 4mm QFN小封裝，能在保證高性能的同時節省空間，非常適合對空間和功耗有嚴格要求的便攜式應用。

二、產品特性亮點

（一）高速與高精度兼得

• 高速模式：數據速率可達100SPS，單周期穩定，能快速輸出數據，減少輸出數據的延遲。
• 高分辨率模式：噪聲低至$4 \mu V_{RMS}$，數據速率為16SPS，適合對精度要求極高的應用。

（二）便捷的轉換控制

通過START引腳可輕松啟動轉換，轉換完成后自動關機，有效降低功耗。在工作時功耗僅1mW，關機時電流小于1μA。

（三）豐富的內部資源

• 輸入多路復用器：ADS1226具有兩個差分通道，可靈活選擇輸入信號。
• 電壓基準：支持比例測量，能提高測量的準確性。
• 自校準功能：可自動校準，確保測量的精度。
• 2線只讀串行接口：簡單易用，方便與微控制器連接。
• 內部高阻抗輸入緩沖器：可增加輸入阻抗，減少對輸入信號的影響。
• 內部溫度傳感器：能實時監測芯片溫度。
• 內部振蕩器：無需外部晶體或振蕩器，可自由運行。

（四）寬電源電壓范圍

模擬和數字電源電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應不同的電源環境。

三、電氣特性詳解

（一）模擬輸入特性

• 滿量程輸入電壓：取決于外部電壓基準$V{REF}$，全量程輸入范圍為$\pm V{REF}$。
• 絕對輸入電壓：緩沖器關閉時，輸入電壓范圍為GND - 0.1V至AVDD + 0.1V；緩沖器開啟時，范圍為GND + 0.05V至AVDD - 1.5V。
• 差分輸入阻抗：緩沖器關閉時為2MΩ，開啟時高達1GΩ。
• 共模輸入阻抗：緩沖器關閉時為4MΩ。

（二）系統性能指標

• 分辨率：達到24位，能提供高精度的測量結果。
• 數據速率：高速模式下為75 - 125SPS，高分辨率模式下為12 - 22SPS。
• 積分非線性（INL）：端點擬合時，最大為0.0020% of FSR。
• 偏移誤差：最大為200μV，偏移誤差漂移為0.3μV/℃。
• 增益誤差：最大為0.025%，增益誤差漂移為0.3ppm/℃。
• 共模抑制比：直流時為85 - 95dB。
• 模擬和數字電源抑制比：直流時分別為95dB和80dB。
• 噪聲：高速模式下為1.5ppm of FSR, rms，高分辨率模式下為0.4ppm of FSR, rms。

（三）溫度傳感器特性

在+25°C時，溫度傳感器電壓典型值為106mV，溫度系數為360μV/℃。

（四）數字輸入/輸出特性

• 邏輯電平：$V{IH}$為0.8DVDD至DVDD + 0.1V，$V{IL}$為GND - 0.1V至0.2DVDD。
• 輸出電壓：$V{OH}$在$I{OH}$ = 1mA時為0.8DVDD，$V{OL}$在$I{OL}$ = 1mA時為0.2DVDD。
• 輸入泄漏電流：最大為±10nA。

（五）電源特性

• DVDD：范圍為2.7V至5.5V。
• AVDD電流：關機時小于1μA，轉換時根據不同條件有所不同。

四、引腳配置與功能

（一）ADS1225引腳

（二）ADS1226引腳

與ADS1225類似，但增加了MUX引腳用于選擇模擬輸入通道，同時有AINP2和AINN2作為模擬通道2的正、負輸入。

五、工作模式與控制

（一）模擬輸入測量

1. 無輸入緩沖器

當BUFEN引腳置低，禁用緩沖器時，ADS1225和ADS1226通過內部電容測量輸入信號。輸入采樣階段，$S{1}$開關閉合，電容充電；放電階段，$S{1}$打開，$S_{2}$閉合，電容放電。輸入電壓需滿足$GND - 100 mV<(AINP, AINN)

2. 有輸入緩沖器

當BUFEN引腳置高，啟用緩沖器時，使用低漂移、斬波穩定的輸入緩沖器，可實現非常高的輸入阻抗。但模擬輸入電壓需保持在GND + 0.05V至AVDD - 1.5V之間，否則會影響線性度和性能。

（二）溫度傳感器測量

將TEMPEN引腳置高，可斷開選定的模擬輸入，將A/D轉換器的輸入連接到內部二極管，通過測量二極管電壓差來推斷溫度變化。

（三）電壓基準輸入

電壓基準$V_{REF} = VREFP - VREFN$，參考輸入的有效阻抗為1.5MΩ。為保證性能，需在VREFP和VREFN之間并聯0.1μF電容，并盡量靠近引腳放置。

（四）內部振蕩器

內置振蕩器，無需外部晶體或振蕩器，可實現自由運行。

（五）數據讀取與輸出

• DRDY/DOUT引腳：數據準備好時變低，隨后在SCLK上升沿輸出數據，MSB優先。
• SCLK引腳：上升沿移出串行數據，需注意信號的干凈，上升和下降時間應小于50ns。
• MODE引腳：高電平為高速模式，數據速率約100Hz，rms噪聲為15μV；低電平為高分辨率模式，數據速率為16Hz，rms噪聲為4μV。
• START引腳：脈沖置高啟動轉換，轉換完成后自動關機。也可將其置高實現連續轉換。

（六）數據格式

輸出24位二進制補碼數據，LSB權重為$(V_{REF}) /(2^{23}-1)$。正滿量程輸入輸出代碼為7FFFFFh，負滿量程輸入輸出代碼為800000h。

（七）自校準

在讀取24位數據后，施加兩個額外的SCLK可啟動自校準，但START引腳在轉換前和校準完成前必須保持高電平。校準完成后，DRDY/DOUT變低，第一次轉換后的數據即可使用。

六、應用指南

（一）暴露熱焊盤處理

ADS1225和ADS1226的暴露熱焊盤內部連接到GND，為保護封裝免受電路板應力影響，需將其焊接到PCB上并保持電氣浮空。

（二）通用建議

• 電源旁路：使用小值陶瓷電容與大值鉭電容并聯進行電源旁路，并將電容靠近電源引腳放置。
• 接地處理：使用接地平面，將GND引腳和旁路電容直接連接到接地平面。
• 數字輸入處理：在數字引腳串聯小電阻（≈100Ω），以控制走線阻抗，避免數字輸入出現振鈴。
• 參考和模擬輸入：對參考和模擬輸入進行旁路處理，使用低噪聲、低漂移的參考源，如REF1004，并注意輸入電容的質量和位置。

（三）不同信號測量應用

1. 小輸入信號測量

對于橋傳感器或稱重傳感器等小輸出信號的測量，可使用OPA2333緩沖輸入并提供增益。例如，對于靈敏度為2mV/V的稱重傳感器，使用5V電源時，推薦OPA2333的增益為100.8V/V，以實現約1V的滿量程測量。

2. 大輸入信號測量

對于需要測量超過5V信號的工業應用，可借助INA159將±10V輸入轉換為5V輸入，使系統可使用單5V電源運行。

七、總結

ADS1225和ADS1226以其卓越的性能、豐富的功能和廣泛的應用場景，成為電子工程師在高精度測量領域的得力助手。在實際應用中，我們需要根據具體需求合理選擇工作模式和配置參數，并注意電路板設計和外圍電路的優化，以充分發揮其性能優勢。你在使用類似A/D轉換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。