ADS1259 24 位高精度低漂移模数转换器（ADC）总结

该ADS1259是一种高线性、低漂移、24位模数转换器（ADC），专为工业过程控制、精密仪器及其他高精度应用需求而设计。结合信号放大器（如PGA280），形成了一个高分辨率、高精度的测量系统，能够数字化各种信号。

该转换器采用四阶、本质稳定的δσ调制器，提供卓越的噪声和线性性能。数据速率可编程至14kSPS，包括10SPS、50SPS和60SPS，提供出色的正常模式线周期抑制。数字滤波器可以编程为快速稳定模式，即转换在单周期内稳定，或编程为高线路周期拒绝模式。快速响应的输入超程检测器会在发生输入超程时标记转换数据。
*附件：ads1259.pdf

该ADS1259还集成了一个低噪声、极低漂移的2.5V参考。片上振荡器、外部晶体或外部时钟都可以用作ADC时钟源。

数据和控制通信通过4MHz、兼容SPI的接口处理，该接口至少支持三根线。数据完整性通过数据字节校验和冗余数据读取能力得到增强。转换通过命令同步，也可以通过针脚同步。

工作时仅耗散13毫瓦，ADS1259可断电，耗散量低于25微瓦。该ADS1259采用TSSOP-20封装，规格范围为–40°C至+105°C。

特性

• 24位，没有缺失的代码
• 输出数据速率为10至14kSPS
• 高性能：
  • INL：0.4ppm
  • 参考漂移：2ppm/°C
  • 增益漂移：0.5ppm/°C
  • 偏移漂移：0.05μV/°C
  • 噪声：0.7微伏RMS60 SPS
• 同时50/60Hz拒绝，速度为10SPS
• 单周期沉降
• 内部振荡器
• 超出范围检测
• 通过校验和和冗余数据读取能力实现回读数据完整性
• SPI 兼容接口
• 模拟电源：+5V 或 ±2.5V
• 数字电源：+2.7V 至 +5V
• 低功耗：13mW
• 应用
  • 工业过程控制
  • 科学仪器
  • 测试与测量

参数

方框图

ADS1259 是德州仪器（TI）推出的超高精度 ADC，核心优势为 24 位无失码分辨率、超低漂移（偏移 0.05μV/°C、增益 0.5ppm/°C）、10~14400 SPS 可编程采样率，集成 2.5V 低噪声参考源与 SPI 接口，是工业过程控制、精密仪器等对精度和稳定性要求严苛场景的理想选择。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样率 ：24 位分辨率（无失码），采样率可编程范围 10~14400 SPS，支持 10/50/60/400/1200/3600/14400 SPS 等关键档位。
• 动态性能 ：60 SPS 采样率下，噪声低至 0.7 μVrms，ENOB 达 22.8 位；10 SPS 时可实现 50/60Hz 工频干扰深度抑制，共模抑制比（CMRR）达 120 dB，电源抑制比（PSRR）达 110 dB。
• 精度表现 ：积分非线性（INL）±0.0003% FSR，微分非线性（DNL）±0.7 LSB；偏移误差 ±40 μV（典型值），校准后可降至 ±1 μV；增益误差 ±0.05%（典型值），校准后 ±0.0002%，长期稳定性优异。
• 输入输出 ：差分输入范围 ±VREF（VREF 为 2.5V 时 ±2.5V），输入阻抗 120 kΩ（差分）/500 kΩ（共模）；SPI 接口输出 24 位二进制补码数据，支持校验和与冗余读取，数据完整性高。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C105°C（额定），-40°C125°C（扩展），适配恶劣工业环境；
• 封装形式：20 引脚 TSSOP（PW 封装），小型化设计，RoHS 兼容，MSL 等级 1（260°C 回流焊无限制）；
• 功耗表现：工作模式功耗 13 mW（典型值），休眠模式（参考使能）1.5 mW，掉电模式低至 25 μW，功耗与性能平衡出色；
• 供电电压：模拟电源支持单 + 5V 或 ±2.5V 双供电，数字电源 2.7~5.25V 宽范围，适配多种供电场景。

二、关键功能特性

1. 高精度与低漂移设计

• 集成参考源：内置 2.5V 低噪声参考源，温度漂移 4~12 ppm/°C（ADS1259B），支持外部参考源切换，参考驱动能力 ±10 mA。
• 三重校准功能：支持偏移校准（±30 mV 范围，120 μV 步进）、增益校准（1.52~2 VPP 范围），校准后可抵消系统误差，进一步提升精度。
• 数字滤波：可编程 sinc1/sinc2 滤波器，sinc1 单周期 settling，sinc2 提供更深工频抑制，兼顾响应速度与抗干扰能力。

2. 灵活配置与控制

• 采样率与滤波：通过寄存器配置采样率（DR [2:0]）与滤波模式（SINC2 位），10 SPS 档位可同时抑制 50Hz 和 60Hz 干扰，适配全球工频场景。
• 输入保护与检测：模拟输入内置 ESD 保护，过范围检测（±105% FSR）功能，可通过 FLAG 位或校验和字节输出状态。
• 时钟选择：支持内部振荡器（7.3728 MHz，±2% 精度）、外部晶体或外部时钟输入，SYNCOUT 引脚输出 CLK/8 同步时钟，可驱动外部 PGA（如 PGA280）。

3. 低功耗与电源管理

• 多功耗模式：支持正常工作、休眠、掉电三种模式，休眠模式保留参考源时功耗 1.5 mW，掉电模式仅 25 μW，适配电池供电场景。
• 电源抑制：模拟电源（AVDD/AVSS）与数字电源（DVDD）PSRR 均达 85 dB 以上，对电源噪声抑制能力强，降低系统供电设计难度。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 工业自动化：过程控制中的温度、压力、流量等精密传感器信号采集；
• 测试测量：高精度数据采集卡、频谱分析仪、实验室仪器；
• 医疗电子：生理信号采集、医疗诊断设备；
• 计量仪表：高精度电能计量、称重设备、压力变送器。

2. 硬件设计建议

• 外部元件 ：AVDD/DVDD 引脚就近并联 0.1 μF 去耦电容；REFOUT 引脚外接 1 μF 电容滤波，VREFP/VREFN 之间并联 1 μF 电容，提升参考稳定性。
• 信号布线：模拟输入（AINP/AINN）与数字信号线（SCLK/DIN/DOUT）分开布线，减少串扰；输入信号建议通过缓冲器驱动，串联 20~50 Ω 电阻与 10 nF 电容组成 RC 滤波，降低噪声。
• 参考源设计：优先使用内置参考源，需高精度场景可外接低噪声参考源（如 REF5025），参考源布线远离数字电路，避免干扰。

3. 软件与配置

• 校准流程：上电后建议执行偏移校准（OFSCAL）与增益校准（GANCAL），校准前确保输入信号稳定（零输入校准偏移，满量程输入校准增益）。
• 采样率选择：低频精密测量选 10/50/60 SPS（sinc2 滤波），兼顾精度与抗干扰；动态信号采集选 400 SPS 以上（sinc1 滤波），提升响应速度。
• 数据读取：启用校验和（CHKSUM 位）与冗余读取功能，确保工业环境下数据传输可靠性；通过 DRDY 引脚或寄存器位判断数据就绪，避免读取无效数据。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：24 位超高分辨率与超低漂移结合，无需外部高精度参考源即可实现精密测量；可编程采样率与滤波模式，适配不同场景需求；SPI 接口支持校验和与校准功能，系统集成便捷。
• 选型建议：标准版 ADS1259 满足常规精密测量需求；ADS1259B 参考源漂移更优（4 ppm/°C），适合对长期稳定性要求极高的场景；需增益放大可搭配 PGA280/PGA204 等可编程增益放大器，组成更高精度的信号采集系统。