ADS125H01 24位、40kSPS、1通道Δ-Sigma ADC技术手册

该ADS125H01是一款±20V输入、24位、三角积分（ΔΣ）模数转换器（ADC）。该ADC具有低噪声可编程增益放大器（PGA）、时钟振荡器以及信号或基准超出范围监视器。

与分立式解决方案相比，将宽输入范围、±18V 电源 PGA 和 ADC 集成到单个封装中，可减少高达 50% 的电路板面积。
*附件：ads125h01.pdf

可编程衰减和 0.125 至 128 的增益（对应于 ±20 V 至 ±20 mV 的等效输入范围）无需外部衰减器或外部增益级。1GΩ的最小输入阻抗可减少传感器负载引起的误差。此外，低噪声和低漂移性能允许直接连接到受高共模电压影响的应变片电桥和热电偶传感器。

数字滤波器可在 2.5 SPS 至 40 kSPS 的宽范围内进行编程。数据速率≤ 50 SPS 或 60 SPS 时，50 Hz 和 60 Hz 线路周期噪声的衰减可降低测量误差。在大多数数据速率中，滤波器提供无延迟转换数据，以在外部通道排序期间实现高数据吞吐量。

该ADS125H01采用5mm×5mm VQFN封装，在–40°C至+125°C温度范围内完全额定。

特性

• ±20V 输入、24 位 Δ-Σ ADC
• 可编程数据速率：2.5 SPS至40 kSPS
• 高压、1GΩ 输入阻抗 PGA：
  • 差分输入范围：高达 ±20 V
  • 绝对输入范围：高达 ±15.5 V
  • 可编程衰减和增益：
    • 0.125 至 128
• 高性能ADC：
  • 噪声：45 nV 有效值 （增益 = 128,20 SPS）
  • CMRR：105 分贝
  • 50 Hz 和 60 Hz 抑制：95 dB
  • 失调漂移：10 nV/°C
  • 增益漂移：1 ppm/°C
  • INL：2 ppm
• 集成功能和诊断：
  • 内部振荡器
  • 信号和参考电压监控器
  • 循环冗余校验 （CRC）
• 电源：
  • AVDD：4.75 V 至 5.25 V
  • DVDD：2.7 V 至 5.25 V
  • HVDD：±5 V 至 ±18 V
• 工作温度：–40°C 至 +125°C
• 5mm × 5mm VQFN 封装

参数

方框图

ADS125H01 是德州仪器推出的 ±20V 宽输入范围 24 位 ΔΣ ADC，核心优势为高输入阻抗、可编程增益 / 衰减与低噪声低漂移特性，专为 PLC 模拟输入模块、数据采集、电池测试等工业场景设计，支持直接连接高共模电压传感器。

核心参数与特性

• 分辨率与采样：24 位分辨率，采样率可编程 2.5 SPS-40 kSPS；INL 低至 2 ppm，确保高精度测量。
• 输入与增益：差分输入范围 ±20V，绝对输入范围 ±15.5V；可编程增益 / 衰减 0.125-128 倍，对应输入范围 ±20V-±20 mV。
• 动态性能：输入阻抗 1 GΩ，增益 = 128、20 SPS 时噪声仅 45 nVRMS；CMRR 达 105 dB，50/60 Hz 干扰抑制 95 dB。
• 漂移特性：失调漂移 10 nV/°C，增益漂移 1 ppm/°C，长期稳定性优异。
• 供电与封装：HV_AVDD/HV_AVSS 供电 ±5V-±18V（或单端 10V-36V），AVDD 4.75V-5.25V，DVDD 2.7V-5.25V；工作温度–40°C-125°C，采用 5mm×5mm 32 引脚 VQFN 封装。

关键功能设计

• 信号链架构：集成低噪声 PGA，支持衰减（0.125-0.5）与增益（1-128）模式；第四阶 ΔΣ 调制器 + 可编程数字滤波器（sinc1/sinc3/sinc4/sinc5/FIR）。
• 滤波与抗干扰：FIR 滤波器支持 2.5-20 SPS 采样率下同时抑制 50/60 Hz 干扰；sinc 滤波器可通过调整阶数平衡噪声与响应速度。
• 校准与监控：内置偏移和满量程校准寄存器，支持命令触发或用户自定义校准；集成 PGA 输入 / 输出监控、参考电压监控及 CRC 通信校验。
• 接口与控制：SPI 兼容接口（CPOL=0、CPHA=1），支持连续 / 脉冲转换模式；DOUT/DRDY 引脚复用数据输出与就绪指示。

典型应用场景

• 工业控制：PLC 模拟输入模块（±10V 电压、4-20 mA 电流），适配工业传感器信号采集。
• 数据采集：高共模电压输入、高侧电流测量场景，满足高精度数据记录需求。
• 电池测试：宽电压范围适配电池充放电电压 / 电流测量。

设计与使用建议

• 电源与去耦：HV_AVDD/HV_AVSS、AVDD、DVDD 需就近并联低 ESR 电容 decoupling；BYPASS 引脚接 1 µF 电容到 DGND，稳定内部 2V 子稳压器。
• 输入配置：模拟输入建议添加 RC 滤波器限制 dV/dt，避免 PGA 保护二极管导通；未使用数字引脚需接 DVDD 或 DGND，不可悬空。
• 布局注意：采用独立接地平面，模拟与数字信号分区域布线；CAPP/CAPN 引脚就近连接 1 nF C0G 电容，远离数字时钟轨迹。
• 校准与时钟：上电后建议进行室温校准，校准值存储于非易失性存储器；支持内部振荡器（精度 ±0.5%）或外部时钟（7.3728 MHz/10.24 MHz）。