德州儀器ADS1220IPWR模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）中文資料

一、型號與類型

ADS1220IPWR是德州儀器（TI）生產(chǎn)的一款精密24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。該型號屬于TI的ADS系列，專為高精度、低功耗的傳感器信號測量應(yīng)用設(shè)計(jì)。ADS1220IPWR結(jié)合了多種高級功能，如可編程增益放大器（PGA）、電壓基準(zhǔn)、激勵電流源和溫度傳感器等，以滿足復(fù)雜的工業(yè)測量需求。

廠商名稱：TI德州儀器

元件分類：模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC

中文描述： 具有 PGA、VREF、SPI 和兩個 IDAC 的 24 位 2kSPS 四通道低功耗 Δ-Σ ADC

英文描述： 24-bit,2-kSPS,4-ch,low-power,small-size delta-sigma ADC w/PGA,VREF,2x IDACs&SPI interface

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ADS1220IPWR概述

ADS1220是一款精密24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，所集成的多種特性能夠降低系統(tǒng)成本并減少小型傳感器信號測量應(yīng)用中的組件數(shù)量。該器件具有通過輸入多路復(fù)用器(MUX)實(shí)現(xiàn)的兩個差分輸入或四個單端輸入，一個低噪聲可編程增益放大器(PGA)，兩個可編程激勵電流源，一個電壓基準(zhǔn)，一個振蕩器，一個低側(cè)開關(guān)和一個精密溫度傳感器。

此器件能夠以高達(dá)2000次/秒(SPS)采樣數(shù)據(jù)速率執(zhí)行轉(zhuǎn)換，并且能夠在單周期內(nèi)穩(wěn)定。針對噪聲環(huán)境中的工業(yè)應(yīng)用，當(dāng)采樣頻率為20SPS時，數(shù)字濾波器可同時提供50Hz和60Hz抑制。內(nèi)部PGA提供高達(dá)128V/V的增益。此PGA使得ADS1220非常適用于小型傳感器信號測量應(yīng)用，例如電阻式溫度檢測器(RTD)、熱電偶、熱敏電阻和阻性橋式傳感器。該器件在使用PGA時支持測量偽差分或全差分信號。此外，該器件還可配置為禁用內(nèi)部PGA，同時仍提供高輸入阻抗和高達(dá)4V/V的增益，從而實(shí)現(xiàn)單端測量。

在禁用PGA后的占空比模式下運(yùn)行功耗可低至120?A。ADS1220IPWR采用TSSOP-16封裝，額定工作溫度范圍為-40°C至+125°C。

ADS1220IPWR中文參數(shù)

制造商:Texas Instruments

產(chǎn)品種類:模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC

系列:ADS1220

安裝風(fēng)格:SMD/SMT

封裝/箱體:TSSOP-16

分辨率:24 bit

通道數(shù)量:4 Channel

接口類型:SPI

采樣比:2 kS/s

輸入類型:Differential/Single-Ended

結(jié)構(gòu):Sigma-Delta

模擬電源電壓:2.3 V to 5.5 V

數(shù)字電源電壓:2.3 V to 5.5 V

最小工作溫度:-40 C

最大工作溫度:+125 C

特點(diǎn):50/60 Hz Rejection,Excitation Current Sources(iDACs),Oscillator,PGA,Temp Sensor

INL-積分非線性:0.0015%FSR

濕度敏感性:Yes

工作電源電壓:2.3 V to 5.5 V

Pd-功率耗散:1.4 mW

功耗:1.4 mW

產(chǎn)品類型:ADCs-Analog to Digital Converters

參考類型:External,Internal,Supply

參考電壓:2.5 V

ADS1220IPWR引腳圖

二、工作原理

ADS1220IPWR采用Sigma-Delta（Σ-Δ）調(diào)制技術(shù)，這是一種高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，特別適用于低噪聲、高分辨率的應(yīng)用場景。Σ-Δ調(diào)制器通過連續(xù)比較模擬輸入信號與內(nèi)部反饋信號的差值，并將該差值進(jìn)行積分，然后量化輸出。通過高頻開關(guān)和過采樣技術(shù)，Σ-Δ調(diào)制器能夠抑制低頻噪聲，提高轉(zhuǎn)換精度。

在ADS1220IPWR中，模擬輸入信號首先經(jīng)過可編程增益放大器（PGA）進(jìn)行放大，以適應(yīng)不同的信號范圍。然后，放大后的信號被送入Σ-Δ調(diào)制器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。調(diào)制器的輸出是一個高頻的數(shù)字信號，該信號隨后通過數(shù)字濾波器進(jìn)行降采樣和噪聲抑制，最終得到高精度的24位數(shù)字輸出。

三、特點(diǎn)

1. 高精度：ADS1220IPWR提供高達(dá)24位的有效分辨率，能夠滿足高精度測量應(yīng)用的需求。

2. 低功耗：在占空比模式下，該器件的功耗可低至120μA，非常適合便攜式或電池供電的設(shè)備。

3. 可編程增益：內(nèi)部集成的PGA提供1V/V至128V/V的可編程增益，便于匹配不同的傳感器輸出范圍。

4. 多種輸入模式：支持兩個差分輸入或四個單端輸入，靈活適應(yīng)不同的傳感器接口需求。

5. 集成度高：集成了電壓基準(zhǔn)、激勵電流源、溫度傳感器等多種功能，降低了系統(tǒng)成本并減少了組件數(shù)量。

6. 抗噪聲能力強(qiáng)：在采樣頻率為20SPS時，數(shù)字濾波器可同時提供50Hz和60Hz的諧波抑制，適用于噪聲環(huán)境中的工業(yè)應(yīng)用。

7. 寬電源電壓范圍：支持2.3V至5.5V的電源電壓，提高了設(shè)計(jì)的靈活性。

四、應(yīng)用

ADS1220IPWR因其高精度和低功耗的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種需要高精度測量的傳感器信號轉(zhuǎn)換場景。具體包括：

1. 溫度傳感器測量：適用于熱敏電阻、熱電偶和電阻式溫度檢測器（RTD）的測量，支持2線、3線或4線制類型，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、過程控制等領(lǐng)域。

2. 電阻橋式傳感器測量：可用于壓力傳感器、應(yīng)力計(jì)、衡器和便攜式儀表等設(shè)備的信號轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)高精度的壓力、應(yīng)力等物理量的測量。

3. 工業(yè)過程控制：在工廠自動化和過程控制系統(tǒng)中，ADS1220IPWR可用于監(jiān)測和控制各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。

4. 環(huán)境監(jiān)測：在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，該器件可用于空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測等應(yīng)用中，對微小信號進(jìn)行高精度的轉(zhuǎn)換和處理。

五、參數(shù)

1. 分辨率：24位

2. 通道數(shù)量：4通道（支持兩個差分輸入或四個單端輸入）

3. 接口類型：SPI（串行外設(shè)接口）

4. 采樣率：高達(dá)2000次/秒（SPS）

5. 電源電壓：模擬電源電壓和數(shù)字電源電壓均為2.3V至5.5V

6. 功耗：在占空比模式下低至120μA，典型功耗為1.4mW

7. 可編程增益：1V/V至128V/V

8. 溫度范圍：額定工作溫度范圍為-40°C至+125°C

9. 封裝：采用無引線VQFN-16或薄型小外形尺寸（TSSOP）-16封裝，尺寸為3.5mm × 3.5mm × 0.9mm

10. 其他特性：集成2.048V基準(zhǔn)電壓（漂移5ppm/°C），集成2%精準(zhǔn)振蕩器，集成溫度傳感器（精度0.5°C），與SPI兼容的接口（模式1）

六、總結(jié)

德州儀器ADS1220IPWR模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一款集高精度、低功耗、高集成度于一體的精密24位ADC。其采用Σ-Δ調(diào)制技術(shù)，提供高達(dá)24位的有效分辨率和靈活的輸入模式，支持可編程增益放大器和多種集成功能，非常適合于高精度傳感器信號測量和數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。

1. 高精度與低噪聲

ADS1220IPWR通過Σ-Δ調(diào)制技術(shù)和數(shù)字濾波器的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了低噪聲和高精度的轉(zhuǎn)換性能。這種轉(zhuǎn)換方法有效抑制了低頻噪聲和量化噪聲，使得在復(fù)雜環(huán)境或微弱信號測量中也能獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。此外，其內(nèi)部集成的電壓基準(zhǔn)和精確的振蕩器進(jìn)一步提升了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2. 靈活的增益配置

可編程增益放大器（PGA）是ADS1220IPWR的一大亮點(diǎn)。通過軟件編程，用戶可以輕松調(diào)整PGA的增益，以適應(yīng)不同傳感器的輸出范圍。這種靈活性使得該ADC能夠廣泛應(yīng)用于多種傳感器接口，無需額外添加外部放大器，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

3. 高效能耗管理

在便攜式或電池供電的應(yīng)用中，功耗是一個關(guān)鍵因素。ADS1220IPWR通過占空比模式等低功耗設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在保持高精度的同時降低功耗。這使得該ADC成為延長設(shè)備續(xù)航時間、提升系統(tǒng)整體效能的理想選擇。

4. 易于集成與調(diào)試

ADS1220IPWR提供標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口，便于與微控制器等數(shù)字處理單元進(jìn)行通信。同時，其封裝尺寸小巧，便于在有限的空間內(nèi)集成。此外，TI還提供了豐富的開發(fā)工具和文檔支持，包括數(shù)據(jù)手冊、應(yīng)用筆記、評估板和軟件庫等，幫助用戶快速上手并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

5. 廣泛的應(yīng)用場景

如前所述，ADS1220IPWR的高精度和低功耗特性使其適用于多種應(yīng)用場景。除了工業(yè)自動化、過程控制、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域外，它還可以應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、精密儀器、航空航天等領(lǐng)域中的高精度測量需求。在醫(yī)療設(shè)備中，它可以用于心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物電信號的采集；在精密儀器中，它可以用于光學(xué)測量、聲學(xué)測量等領(lǐng)域中的微弱信號檢測。

七、未來展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能制造等技術(shù)的不斷發(fā)展，對高精度、低功耗的傳感器信號測量和處理的需求將越來越高。ADS1220IPWR作為一款性能卓越的精密24位ADC，將在這些領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低，ADS1220IPWR有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。

綜上所述，德州儀器ADS1220IPWR模數(shù)轉(zhuǎn)換器憑借其高精度、低功耗、高集成度以及靈活的增益配置等特點(diǎn)，在傳感器信號測量和數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。無論是工業(yè)自動化、過程控制還是醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等領(lǐng)域，ADS1220IPWR都將成為實(shí)現(xiàn)高精度測量的重要工具。