該ADS1284是一款高性能、單芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）。該器件包括一個低噪聲可編程增益放大器 （PGA）、三角積分 （ΔΣ） 調(diào)制器和數(shù)字濾波器。ADC支持兩種工作模式，在功率和分辨率之間進行權(quán)衡。

雙通道多路復用器具有用于信號測量和ADC信號測試的輸入。一種模式可用于短路輸入并測試內(nèi)部噪聲。PGA具有高輸入阻抗和低噪聲，可直接連接檢波器和水聽器傳感器。
*附件：ads1284.pdf

四階固有穩(wěn)定的調(diào)制器提供出色的噪聲和線性度性能。調(diào)制器輸出由片內(nèi)數(shù)字濾波器進行濾波和抽取，以產(chǎn)生ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果。

數(shù)字濾波器提供 250 至 4000 SPS 的數(shù)據(jù)速率。高通濾波器 （HPF） 具有可編程的轉(zhuǎn)角頻率。片內(nèi)增益和失調(diào)刻度寄存器支持系統(tǒng)校準。

同步輸入控制ADC轉(zhuǎn)換的時序。掉電輸入使ADC進入掉電模式。

該ADS1284采用緊湊的24引腳、5mm×4mm VQFN封裝，額定溫度范圍為–40°C至+85°C，最大工作溫度范圍為–50°C至+125°C。

特性

• 可選作模式
• 低功耗模式：
  • 12 mW（PGA = 1、2、4 和 8）
  • 127 dB 信噪比（250 SPS，PGA = 1）
• 高分辨率模式：
  • 18 mW（PGA = 1、2、4 和 8）
  • 130 dB 信噪比（250 SPS，PGA = 1）
• 總諧失真：–122 分貝
• CMRR：110 分貝
• 雙通道多路復用器
• 固有穩(wěn)定的調(diào)制器
• 快速響應超量程檢測器
• 靈活的數(shù)字濾波器：
  • Sinc + FIR + IIR（可選）
  • 線性或最小相位選項
  • 可編程高通濾波器
• 失調(diào)和增益校準
• SYNC 輸入
• 模擬電源：5 V 或 ±2.5 V
• 數(shù)字電源：1.8 V 至 3.3 V

參數(shù)

方框圖

ADS1284 是德州儀器推出的高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），核心優(yōu)勢為雙工作模式、超低噪聲與靈活濾波配置，集成可編程增益放大器（PGA）和高速數(shù)字信號處理功能，適用于能源勘探、地震監(jiān)測、高精度儀器等對信號采集精度要求嚴苛的場景。

一、核心產(chǎn)品特性與參數(shù)

1. 分辨率與精度

• 分辨率達 31 位，總諧波失真（THD）低至 - 122 dB，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）123 dB，保證高保真信號轉(zhuǎn)換。
• 漂移特性優(yōu)異：增益漂移低至 2 ppm/°C（PGA=1），輸入偏置電流僅 1 nA，長期穩(wěn)定性突出。
• 噪聲性能：高分辨率模式下輸入?yún)⒖荚肼暶芏?5 nV/√Hz，250 SPS、PGA=1 時信噪比（SNR）達 130 dB，低功耗模式下 SNR 為 127 dB。

2. 通道與輸入配置

• 支持 2 路差分輸入，內(nèi)置 2 通道多路復用器，可實現(xiàn)輸入短路自檢、共模測試等多種工作模式。
• 輸入范圍：±0.039 V~±2.5 V（隨 PGA 增益可調(diào)），PGA 增益 1~64 可編程，輸入阻抗最高 1 GΩ（關斷斬波模式），適配地震檢波器、水聽器等低電平傳感器。

3. 工作模式與采樣速率

• 雙工作模式：高分辨率模式功耗 18 mW（PGA=1），低功耗模式 12 mW（PGA=1），平衡性能與功耗需求。
• 采樣速率：FIR 濾波模式下 250 SPS4000 SPS，Sinc 濾波模式下 8000 SPS128000 SPS，適配不同動態(tài)響應需求。

4. 電源與環(huán)境

• 電源配置：模擬電源支持 5 V 單電源或 ±2.5 V 雙極性供電，數(shù)字電源 1.8 V~3.3 V，待機功耗低至 90 μW，電源抑制比（PSRR）達 115 dB。
• 工作溫度范圍 - 40°C +85°C（最大范圍 - 50°C +125°C），采用 5mm×4mm 24 引腳 VQFN 封裝，焊球材質(zhì) NIPDAU，符合 RoHS 標準，MSL 等級 3（260°C 峰值回流，168 小時存儲）。

二、關鍵功能與優(yōu)勢

1. 靈活濾波系統(tǒng)

• 集成三級數(shù)字濾波器：5 階 Sinc 濾波器、可編程 FIR 濾波器（線性 / 最小相位可選）和 1 階 IIR 高通濾波器（HPF），高通截止頻率 0.1 Hz~10 Hz 可調(diào)。
• FIR 濾波器支持同時抑制工頻干擾，通帶紋波 ±0.003 dB，_stop 帶衰減 135 dB，兼顧信號完整性與抗干擾能力。

2. 校準與同步功能

• 支持偏移校準（OFSCAL）和增益校準（GANCAL），內(nèi)置 24 位偏移（OFC）和滿量程（FSC）校準寄存器，校準后增益誤差低至 0.0002%。
• 具備 SYNC 同步輸入與命令，支持脈沖同步和連續(xù)同步模式，可實現(xiàn)多器件精準協(xié)同采集，同步響應迅速。

3. 輔助功能

• 集成高速過范圍檢測器（MFLAG 引腳），可實時監(jiān)測調(diào)制器過載狀態(tài)，響應速度快。
• 支持內(nèi)部偏移電壓調(diào)節(jié)（75 mV/100 mV），有效抑制空閑音調(diào)，優(yōu)化低電平信號測量精度。
• 串行接口支持 SPI 協(xié)議，具備自動超時復位功能，抗干擾能力強，可多器件共享總線。

三、典型應用場景

1. 核心應用領域

• 地震監(jiān)測：連接地震檢波器，高分辨率模式下精準采集微弱地震波信號，PGA 增益可調(diào)適配不同傳感器靈敏度。
• 能源勘探：適配水聽器、壓力傳感器等設備，雙模式切換滿足野外低功耗與實驗室高精度采集需求。
• 高精度儀器：作為數(shù)據(jù)采集核心，用于質(zhì)譜儀、光譜儀等設備，低噪聲特性保證測量數(shù)據(jù)準確性。

2. 典型應用電路

• 地震檢波器接口 ：采用 ±2.5 V 雙極性供電，輸入端配置差分濾波與共模濾波網(wǎng)絡，REF5050 低噪聲參考源提供穩(wěn)定參考電壓，PGA 增益設為 8~16 倍，采樣速率 250 SPS，最大化弱信號采集精度。
• 多器件同步采集 ：通過 SYNC 引腳同步多片 ADS1284，共享 SCLK、DIN、DOUT 總線，獨立 CS 引腳選通器件，實現(xiàn)多通道并行數(shù)據(jù)采集。

四、設計與使用建議

1. 電源與布局

• 模擬電源與數(shù)字電源需單獨布線，AVDD/AVSS 引腳就近放置 0.1 μF 陶瓷去耦電容，BYPAS 引腳連接 1 μF 電容至 DGND，降低電源噪聲。
• 模擬信號路徑遠離數(shù)字電路，參考源引腳（VREFP/VREFN）就近放置濾波電容，減少寄生參數(shù)影響。

2. 輸入與校準

• 高阻抗傳感器連接時，建議關斷斬波模式以提升輸入阻抗，避免信號衰減；低電平信號采集時啟用斬波模式，抑制 1/f 噪聲。
• 上電后建議執(zhí)行校準流程：先短路輸入執(zhí)行偏移校準，再接入標準信號執(zhí)行增益校準，校準后保存寄存器配置，提升系統(tǒng)精度。

3. 濾波與同步

• 工頻干擾環(huán)境優(yōu)先選擇 FIR 濾波模式，線性相位配置適合多頻信號分析，最小相位配置縮短響應時間。
• 多器件同步時，確保 SYNC 信號布線長度一致，連續(xù)同步模式下建議 SYNC 時鐘周期為采樣周期的整數(shù)倍，避免誤同步。