ADS1278-HT 八通道 24 位同步采样模数转换器（ADC）产品手册总结

基于单通道ADS1271，ADS1278（八进制）是一种24位、δσ（ΔΣ）模数转换器（ADC），数据速率最高可达128 k采样率每秒（SPS），允许同时采样八个通道。

传统上，工业用的德尔塔西格玛ADC提供良好的漂移性能，使用具有较大通带下垂的数字滤波器。因此，它们的信号带宽有限，主要用于直流测量。音频应用中的高分辨率ADC提供了更大的可用带宽，但其偏移和漂移规格明显逊于工业级的对应产品。该ADS1278结合了这些类型的转换器，实现高精度工业测量，同时具备卓越的直流和交流规格。
*附件：ads1278-ht.pdf

高阶、斩波稳定调制器实现了极低的漂移和低带内噪声。机载的减量滤波器抑制调制器和信号带外噪声。这些ADC可提供高达奈奎斯特速率90%的可用信号带宽，且纹波小于0.005 dB。

四种工作模式可优化速度、分辨率和功耗。所有作均由引脚直接控制;没有寄存器需要编程。该设备在扩展的工业范围（–55°C至210°C）中实现了完整规格，并提供HTQFP-64 PowerPAD封装（–55°C至175°C）、84针HFQ封装以及KGD芯片托盘选项。

特性

• 同时测量八个通道
• 最高可达128 kSPS数据速率
• 交流性能：
  62 kHz带宽
  111 dB 信噪比（高分辨率模式）
  –108 dB THD
• 直流精度：
  0.8 μV/°C 偏移漂
  移 1.3 ppm/°C 增益漂移
• 可选工作模式：
  高速：128 kSP，106 dB 信噪比
  高分辨率：52 kSP，111 dB 信噪比
  低功耗：52 kSP，31 mW/ch
  低速：10 kSP，7 mW/ch
• 线性相位数字滤波器
• SPI 或帧同步串行接口
• 低采样光圈误差
• 调制器输出选项（数字滤波器旁路）
• 模拟电源：5 V
• 数字核心：1.8伏
• 输入输出电源：1.8 V 至 3.3 V
• 目前提供HTQFP-64 PowerPAD™封装、
  84针HFQ封装和KGD芯片托选装
• 支持极端温度应用
  • 对照基线
  • 一个组装/测试场地
  • 一个制造场地
  • 提供极端温度范围（–55°C/210°C）^(1)^
  • 延长产品生命周期
  • 扩展产品变更通知
  • 产品可追溯性
  • 德州仪器的高温产品采用高度
    优化的硅（芯片）解决方案，并经过Dsign和工艺
    改进，以最大化在长时间高温下的性能
• 应用
  • 井下钻探
  • 高温环境
  • 振动/模态分析
  • 多通道数据采集
  • 声学/动态应变计
  • 压力传感器

参数

方框图

一、产品核心概述

ADS1278-HT 是德州仪器推出的高温级八通道同步采样 ADC，专为极端环境设计，核心优势为高分辨率、低漂移与多通道同步采集。产品采用 24 位 ΔΣ 架构，最高采样率 128kSPS，工作温度范围 -55°C 至 210°C，提供 HTQFP-64、84 引脚 HFQ/HKP 及裸片封装选项，支持 5V 模拟供电（AVDD）、1.8V 数字核心供电（DVDD）与 1.8V~3.6V I/O 供电（IOVDD），集成线性相位数字滤波器与灵活串行接口，适用于井下钻井、高温环境监测、振动分析等严苛场景。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：24 位无丢失码，积分非线性误差（INL）最大 ±0.0015% FSR，偏移漂移低至 0.8μV/°C，增益漂移 1.3ppm/°C，直流精度优异。
• 动态性能：高分辨率模式下 SNR 达 111dB（VREF=3V），THD 典型 -108dB，无杂散动态范围（SFDR）109dB；高速度模式采样率 128kSPS 时 SNR 106dB，等效噪声 8.5μVrms，通道串扰 -107dB。
• 输入特性：差分输入满量程 ±VREF（VREF 范围 0.5V3.1V），共模电压 2.5V；输入带宽 62kHz， differential 输入阻抗 14kΩ140kΩ（随模式变化），支持单端 / 差分输入配置。
• 功耗与输出：功耗随模式可调，低功耗模式每通道 31mW，低速模式仅 7mW / 通道；支持 SPI / 帧同步（Frame-Sync）接口，数据格式为二进制补码，输出支持时分复用（TDM）与离散模式。

2. 核心功能

• 四档工作模式：高速度（128kSPS，106dB SNR）、高分辨率（52.7kSPS，111dB SNR）、低功耗（52.7kSPS，31mW / 通道）、低速（10.5kSPS，7mW / 通道），适配不同速度与功耗需求。
• 多通道同步：八通道同步采样，通道间采样孔径匹配误差 <500ps，相位一致性好，支持通道独立掉电控制，可扩展至更多通道（菊花链连接）。
• 信号调理与滤波：集成 6 阶斩波稳定调制器与多阶 FIR 滤波器，通带纹波 <±0.005dB，阻带衰减 ≥95dB，支持调制器输出模式（旁路数字滤波器）。
• 高温可靠性：高温下仍保持低漂移特性，ESD 防护符合工业标准，裸片与陶瓷封装适配极端温度环境，产品生命周期长，支持产品变更提前通知。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 多封装选项：HTQFP-64（PowerPAD 封装，-55°C175°C）、84 引脚 HFQ/HKP 陶瓷封装（-55°C210°C）、裸片（15mil 厚度，AlCu 键合焊盘）；所有封装符合 RoHS 标准，MSL 等级支持 260°C 回流焊。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：AVDD（模拟供电，4.75V5.25V）、DVDD（数字核心供电，1.65V1.95V）、IOVDD（I/O 供电，1.65V~3.6V）；AGND（模拟地）、DGND（数字地），建议单点共地减少串扰。
• 输入与基准：AINP1AINP8/AINN1AINN8（八通道差分模拟输入）；VREFP/VREFN（基准正负端，差分基准电压 0.5V~3.1V）；VCOM（模拟输出，AVDD/2，用于输入驱动共模偏置）。
• 控制与输出：MODE [1:0]（工作模式选择）、FORMAT [2:0]（接口与数据格式配置）；SCLK（串行时钟）、DRDY/FSYNC（数据就绪 / 帧同步）、DOUT1DOUT8（数据输出）、DIN（菊花链输入）；PWDN1PWDN8（通道独立掉电控制）、SYNC（同步触发）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 采样模式：八通道同步采样，支持 TDM（时分复用）与离散数据输出，TDM 模式可动态 / 固定通道数据位置，离散模式支持八通道并行输出。
• 接口模式：SPI 模式（最高 27MHz 时钟）与 Frame-Sync 模式（支持 32.768MHz 高速时钟），支持菊花链扩展通道数，最大可扩展通道数随模式达 106 通道。
• 特殊模式：调制器输出模式（旁路数字滤波器，需外部滤波）、测试模式（引脚连通性检测）、通道独立掉电模式（关闭闲置通道降低功耗）。

2. 关键功能

• 同步与校准：支持外部 SYNC 信号触发多器件同步，通道间同步误差小；无需寄存器配置，通过引脚直接设置工作模式与接口格式，操作简便。
• 滤波与延迟：线性相位 FIR 滤波器，通带带宽达 Nyquist 频率的 49%，群延迟 38/fDATA39/fDATA， settling 时间 7678 个转换周期，信号失真小。
• 高温适配：采用优化的芯片设计与工艺，极端温度下保持低噪声与低漂移，满足井下、高温工业监测等严苛环境的长期稳定运行需求。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 极端环境数据采集：井下钻井监测、高温设备状态监测、航空航天高温区域传感。
• 多通道测试测量：振动 / 模态分析、动态应变片信号采集、多通道压力传感器阵列、声学检测系统。

2. 设计资源

• 电源与去耦：模拟电源与数字电源需独立供电，就近并联 0.1μF 陶瓷电容与 10μF 钽电容去耦，避免电源噪声干扰。
• 时钟设计：推荐低抖动晶体振荡器作为时钟源，时钟走线短且远离模拟信号路径，高频场景需串接 50Ω 匹配电阻。
• 布局要点：模拟电路与数字电路分区布局，模拟地与数字地单点共地；模拟输入走线差分成对，远离数字信号线；基准引脚旁路电容紧靠引脚，减少基准噪声。
• 热设计：PowerPAD 封装需大面积接地散热，高温场景需考虑封装热阻（θJA 21.8°C/W~33.1°C/W），避免结温超额定值。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：绝对最大额定值：AVDD -0.3V~6.0V，引脚电流连续 10mA（瞬时 100mA），结温最高 217°C（HFQ/HKP 封装），符合高温环境可靠性标准。
• 可订购型号：提供 ADS1278HPAP（HTQFP-64，-55°C175°C）、ADS1278SHFQ/SHKP（84 引脚陶瓷封装，-55°C210°C）、ADS1278SKGDA（裸片）等型号，供货形式含托盘装与裸片托盘，引脚镀层符合 RoHS 标准。