ADS8201 12 位低功耗 8 通道数据采集系统（DAS）产品手册总结

该ADS8201是一种低功耗、完整的片上数据采集系统，专为便携式应用优化，适用于需要直接连接、宽动态范围和自动作且功耗极低的应用。该设备包括一个12位、基于电容的逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC）;高性能连续时间可编程增益放大器（PGA）;以及全自动扫描、8对1复用器（多工器），带有分流功能，以实现系统设计灵活性。
*附件：ads8201.pdf

还包含了许多其他功能以进一步优化系统运行。转换结果可以保存在车载先进先出（FIFO）缓冲区中，稍后读取。每个通道都有一个增益设置，选中后可以自动加载。为了简化串口设计，ADS8201提供了高速、宽电压串口接口。该ADS8201非常适合传感器应用（例如桥梁传感器、压力传感器、加速度计、陀螺传感器、温度传感器等），如游戏和导航领域。

该ADS8201采用24引脚、4×4 QFN封装，工业温度范围为–40°C至+85°C。

特性

• 低功耗、灵活的供电范围：
  • 2.2V至5.5V模拟电源
  • 1.32mW（100kHz，+VA = 2.2V，+VD = 2.2V）
  • 4.5mW（100kHz，+VA = 5V，+VD = 5V）
• 最高100kSPS吞吐量率
• 出色的DC表现：
  • ±0.5 LSB 类型，±1.5 LSB 最大内倾
  • ±0.5 LSB 类型，±1.0 LSB 最大 DNL
  • ±6 在+VA =5V时的LSB偏移误差
  • +VA = 5V 时±0.1%FS增益误差
• 灵活模拟输入：
  • 真实差分输入
  • 差分/单极输入范围（0到V 裁判 )
  • TAG比特输出
  • 可编程平均函数
  • 机载八个单端/四差分通道多路复用器：
    • 高输入阻抗
    • 高性能PGA（增益 = 1/2/4/8）
    • PGA突破
    • 带增益的自动/手动通道选择
    • 自动/手动扳机
    • 混合类型部分扫描
• 内置硬件功能：
  • 片上转换时钟（CCLK）
  • 硬件/软件重置
  • 忙碌/输入的可编程状态/极性
• 灵活I/O：
  • SPI/DSP™ 兼容串行接口
  • 独立I/O电源（2.2V到5.5V）
  • 车载8×1 FIFO缓冲区
  • SCLK最高可达25MHz（VD = 5V）
• 多芯片就绪且完全启用：
  • 全局CONVST（独立于计算机科学）)
• 关机模式
• 24针4×4 QFN封装
• 应用
  • 便携通信
  • 换能器接口
  • 便携式医疗器械
  • 数据采集系统
  • GPS芯片组

参数

方框图

一、产品核心概述

ADS8201 是德州仪器推出的集成化低功耗数据采集系统，内置 12 位 SAR ADC、8 通道多路复用器（MUX）和可编程增益放大器（PGA），核心优势为宽供电范围、低功耗、高集成度，适用于便携式通信、传感器接口、便携式医疗设备及数据采集系统，工作温度范围为–40°C 至 + 85°C，采用 24 引脚 4×4 QFN 封装，支持 SPI/DSP 兼容串行接口。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：12 位分辨率，无失码；积分非线性误差（INL）典型值 ±0.5 LSB、最大值 ±1.5 LSB；微分非线性误差（DNL）典型值 ±0.5 LSB、最大值 ±1.0 LSB；5V 供电时偏移误差最大 ±6 LSB，增益误差最大 ±0.1% FS。
• 采集与动态性能 ：最高采样率 100kSPS，转换时间典型值 10μs；PGA 支持 ×1/×2/×4/×8 可编程增益，输入支持单端（8 通道）或差分（4 通道）模式，差分输入范围 0 至 V_REF；共模抑制比（CMRR）典型值 66 dB，电源抑制比（PSRR）典型值 68 dB，输出噪声 600μV RMS。
• 功耗与时序 ：2.2V 供电时功耗仅 1.32mW（100kHz 采样率），5V 供电时 4.5mW；掉电模式功耗最大 2μA；SPI 接口时钟速率最高 25MHz（5V 供电），支持 2.2V~5.5V 宽 I/O 供电。

2. 核心功能

• 信号链集成：内置 8 通道 MUX（高输入阻抗）、PGA（支持通道独立增益配置）、12 位 SAR ADC 及 8×1 FIFO 缓冲器，减少外部元件需求。
• 灵活工作模式：支持手动 / 自动触发，自动通道扫描（单扫描 / 多扫描），混合类型部分扫描；延迟多路复用器功能优化通道切换速度，保障 100kSPS 吞吐量。
• 辅助功能：支持平均模式（4/8/16 次采样平均，提升分辨率至 14 位），TAG 位输出（标识转换通道）；BUSY/INT 引脚可编程为忙信号或中断输出，支持电平 / 边沿触发。
• 复位与电源管理：支持硬件（RST 引脚）和软件复位，掉电模式大幅降低功耗；配置寄存器掉电时保持内容，唤醒时间 40ms。

三、封装与引脚

1. 封装信息

采用 24 引脚 4×4 QFN（RGE）封装，卷盘装型号 ADS8201IRGER（3000 片 / 卷）、ADS8201IRGET（250 片 / 小卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2（260°C 回流焊，1 年保质期）；裸露散热焊盘需连接至 AGND 以优化热性能，结到环境热阻（θJA）46°C/W。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：VA（模拟供电，2.2V5.5V）、VD（数字 / I/O 供电，2.2V5.5V）、AGND（模拟地）、DGND（数字地）、REFGND（参考地）。
• 信号输入：IN0IN7（8 路模拟输入，支持单端 / 差分配置）、REF（外部参考电压输入，2.048VVA）、PGAREF（PGA 参考电压输入）。
• 信号输出与控制：SDO（串行数据输出）、BUSY/INT（忙信号 / 中断输出）、PGAOUT（PGA 输出，可外接滤波）；SPI 接口引脚 SCLK（串行时钟）、CS（片选）、SDI（串行数据输入）；控制引脚 CONVST（转换启动）、RST（硬件复位）。

四、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 传感器信号采集：适配桥式传感器、压力传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器等。
• 便携式设备：低功耗特性适配电池供电的便携式医疗仪器、GPS 芯片组及便携式通信设备。

2. 设计资源

• 参考与供电：需外部参考源（如 REF3240），REF 引脚需就近配置 10μF 去耦电容；模拟与数字电源需分别旁路，推荐 1μF~10μF 钽电容与 0.1μF 陶瓷电容并联。
• 配置要点：通过 10 个配置寄存器（5 个通道配置寄存器、5 个系统配置寄存器）设置通道增益、触发模式、扫描模式、FIFO 使能等；支持硬件 / 软件复位，复位后需重新配置通道与系统参数。
• 布局指南：AGND 与 DGND 单点连接，参考地（REFGND）单独过孔连接至模拟地平面；模拟信号迹线远离数字信号，输入源阻抗需匹配以避免线性度恶化。

五、可靠性与订单信息

• ESD 防护需遵循标准操作流程，避免器件性能退化；存储温度范围–65°C 至 + 150°C，结温最高 150°C。
• 可订购型号为 ADS8201IRGER（3000 片 / 卷）和 ADS8201IRGET（250 片 / 小卷），均支持–40°C~+85°C 工业级工作温度，引脚标识为 ADS8201。