ADS131B02-Q1 是一款雙通道、同步采樣、24 位、三角積分 （ΔΣ） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），提供寬動(dòng)態(tài)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(tǒng) （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(wǎng)絡(luò)，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。

可以根據(jù)傳感器輸入獨(dú)立配置各個(gè)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(hào)。該器件具有全局?jǐn)夭Ｊ?，可消除隨溫度和時(shí)間變化的失調(diào)漂移。此外，該器件還集成了失調(diào)和增益校準(zhǔn)寄存器，有助于消除信號(hào)鏈誤差。
*附件：ads131b02-q1.pdf

該器件集成了低漂移、1.2V 基準(zhǔn)電壓源和精密振蕩器，可減少印刷電路板 （PCB） 面積。數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出和寄存器映射上的可選循環(huán)冗余校驗(yàn) （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(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用：
  • 溫度等級(jí) 1：–40°C 至 +125°C，T一個(gè)
• 功能安全功能
  • 可用于幫助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
• 2 個(gè)同步采樣差分輸入 ADC
• 可編程數(shù)據(jù)速率：高達(dá) 32 kSPS
• 可編程增益：高達(dá) 128
• 噪音表現(xiàn)：
  • 0.82 微伏有效值1 kSPS時(shí)，增益 = 8
• 全局?jǐn)夭Ｊ娇上S溫度和時(shí)間變化的失調(diào)漂移
• 用于直接傳感器連接的高阻抗模擬輸入
• 集成負(fù)電荷泵允許在地面以下進(jìn)行輸入信號(hào)測量
• 通道間串?dāng)_：–120 dB
• 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源：1.2 V
• 精密內(nèi)部振蕩器
• CRC on communications 和 register map
• 模擬和數(shù)字電源：2.7 V 至 3.6 V
• 低功耗：3.3V AVDD 和 DVDD 時(shí)為 3 mW

參數(shù)

方框圖

ADS131B02-Q1 是德州儀器推出的汽車級(jí)雙通道同步采樣 24 位 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具備高精度、低功耗與功能安全特性，核心優(yōu)勢為高分辨率、低噪聲與內(nèi)置校準(zhǔn)功能，適配汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）等對(duì)精度要求嚴(yán)苛的場景。

核心參數(shù)與特性

• 精度與分辨率：24 位有效分辨率，INL 最大 10ppm FSR，全局?jǐn)夭Ｊ较螺斎胧д{(diào)誤差低至 ±0.4μV，溫漂僅 10nV/°C，輸入?yún)⒖荚肼暤椭?0.42pVRMS（1kSPS、增益 = 128 時(shí)）。
• 增益與輸入：可編程增益 1-128 倍，支持 ±1.2V 至 ±9.375mV 差分輸入范圍，集成負(fù)壓電荷泵可測量低于地電位 0.3V 的信號(hào)。
• 工作條件：供電電壓 2.7V-3.6V，工作溫度 - 40°C 至 + 125°C，符合 AEC-Q100 車規(guī)等級(jí)，采用 20 引腳 TSSOP 封裝（6.5mm×4.4mm）。
• 數(shù)據(jù)速率與功耗：最高 32kSPS 采樣率，分高分辨率 / 低功耗 / 超低功耗三模式，3.3V 供電時(shí)功耗低至 3mW，待機(jī)模式功耗僅 0.4μA。
• 抗干擾性能：通道間串?dāng)_ - 120dB，CMRR 最高 128dB，集成 CRC 校驗(yàn)保障通信與寄存器數(shù)據(jù)完整性。

關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)

• 信號(hào)鏈架構(gòu)：內(nèi)置 1.2V 低漂移基準(zhǔn)源與精密振蕩器（8.192MHz），ΔΣ 調(diào)制器配合 sinc3 數(shù)字濾波器，支持 8 檔過采樣率（OSR=128-16384）。
• 校準(zhǔn)功能：集成獨(dú)立通道的偏移與增益校準(zhǔn)寄存器，支持 24 位校準(zhǔn)系數(shù)配置，可自動(dòng)修正系統(tǒng)誤差，默認(rèn)校準(zhǔn)系數(shù)為無偏移、增益 = 1。
• 工作模式：支持連續(xù)轉(zhuǎn)換與全局?jǐn)夭Ｊ剑ǖ窒д{(diào)漂移），全局?jǐn)夭Ｊ娇墒乖肼暩纳啤? 倍，支持多器件同步采樣。
• 接口特性：SPI 兼容接口（CPOL=0、CPHA=1），支持 16/24/32 位數(shù)據(jù)長度（32 位支持零填充或符號(hào)擴(kuò)展），DRDY 引腳指示數(shù)據(jù)就緒，SYNC/RESET 引腳實(shí)現(xiàn)同步或復(fù)位。

典型應(yīng)用場景

• 汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）：分流電阻電流測量（±5kA）、電池包電壓分壓采樣（0V-800V）、熱敏電阻溫度監(jiān)測。
• 新能源場景：電動(dòng)汽車充電站內(nèi) DC 電能計(jì)量、儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）的高精度電壓 / 電流同步監(jiān)測。
• 工業(yè)與汽車：高精度傳感器信號(hào)采集、電機(jī)控制閉環(huán)系統(tǒng)、需要低噪聲與高分辨率的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換場景。

設(shè)計(jì)與使用建議

• 電源與去耦：AVDD/DVDD 各并聯(lián) 1μF 去耦電容，CAP 引腳外接 220nF 旁路電容，模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接以減少干擾。
• 輸入電路：前端需串聯(lián) RC 低通濾波器（建議截止頻率低于調(diào)制器頻率兩個(gè)數(shù)量級(jí)），未使用模擬輸入浮空或接 AGND，數(shù)字輸入需拉至 DVDD 或 DGND。
• 布局要點(diǎn)：采用獨(dú)立接地平面，分離模擬與數(shù)字信號(hào)線，時(shí)鐘信號(hào)避免過沖與毛刺，關(guān)鍵電容就近擺放以降低寄生參數(shù)。
• 初始化配置：默認(rèn)使用外部時(shí)鐘，可通過寄存器切換至內(nèi)部振蕩器，啟用全局?jǐn)夭Ｊ脚c校準(zhǔn)功能提升測量精度，校準(zhǔn)系數(shù)需存儲(chǔ)于外部非易失性存儲(chǔ)器并上電加載。