ADS1258-EP 16 通道 24 位高精度模数转换器（ADC）产品手册总结

该ADS1258为16通道（复用）、低噪声、24位、δσ（）模数转换器（ADC），能够以每通道1.8k至23.7k采样率（SPS）提供单周期稳定数据。柔性输入多路复用器可接受八个差分输入或16个单端输入的组合，其全量程差分范围为5 V，真正的双极性范围为±2.5 V，适用于5-V参考线。四阶δσ调制器之后，是一个五阶sinc数字滤波器，优化为低噪声性能。
*附件：ads1258-ep.pdf

多路复用器的差分输出可访问，以便在ADC输入前进行信号调控。内部系统监控寄存器提供供电电压、温度、参考电压、增益和偏移数据。

板载PLL从32.768 kHz晶体产生系统时钟，或被外部时钟源覆盖。系统提供缓冲时钟输出（15.7 MHz），用于驱动微控制器或额外转换器。

串行数字通信通过兼容SPI的接口处理。一个简单的命令字结构控制通道配置、数据速率、数字输入输出、监控功能等。

可编程传感器偏置电流源可用于对传感器进行偏置或验证传感器完整性。

该ADS1258由单极性5伏或双极性±2.5伏模拟电源和兼容2.7伏至5.25伏接口的数字电源供电。该ADS1258提供QFN-48和QFP-48两种封装。

特性

• 24位，没有缺失的代码
• 固定通道扫描或自动通道扫描
• 固定信道数据速率：125 kSPS
• 自动扫描数据速率：23.7 kSPS/通道
• 单一转换结算数据
• 16个单端或8个差分输入
• 单极（5 V）或双极（±2.5 V）工作
• 低噪声：2.8 μVRMS在1.8千每秒时
• 0.0003% 积分非线性
• 直流稳定性（典型）：
  0.02 μV/°C 偏移漂移，0.4 ppm/°C 增益漂移
• 开放传感器检测
• 转换控制针脚
• 用于外部信号调理的多路复用器输出
• 片上温度、参考、偏移、增益和
  供电电压读回
• 42 mW 功率耗散
• 待机、睡眠和关机模式
• 8 通用输入/输出（GPIO）
• 32.768 kHz晶体振荡器或外部时钟
• 应用
  • 医疗、航空电子与过程控制
  • 机器与系统监控
  • 快速扫描多通道仪器
  • 工业系统
  • 测试与测量系统
• 应用
  • 对照基线
  • 一个组装/测试场地
  • 一个制造场地
  • 提供军用（–55°C/125°C）和工业（–40°C/105°C）温度范围^(1)^
  • 延长产品生命周期
  • 扩展产品变更通知
  • 产品可追溯性

参数

方框图

一、产品核心概述

ADS1258-EP 是德州仪器推出的面向国防、航空航天及医疗等高可靠性场景的高精度 ΔΣ 架构 ADC，核心优势为多通道、高速扫描与低漂移。产品分辨率达 24 位无丢失码，固定通道最高采样率 125kSPS，自动扫描模式 23.7kSPS / 通道，工作温度范围覆盖工业级（-40°C105°C）与军工级（-55°C125°C），采用 QFN-48/QFP-48 封装，支持单极性（5V）或双极性（±2.5V）供电，集成 16 通道多路选择器、系统监测、传感器故障检测等功能，适用于多通道仪器、工业控制、系统监测等高精度数据采集场景。

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 0.001% FSR，典型 0.0003% FSR；输入失调漂移 0.02μV/°C，增益漂移 0.4ppm/°C，温漂性能优异。
• 动态性能：输入噪声 2.8μVrms（1.8kSPS），共模抑制比（CMRR）90100dB（60Hz），电源抑制比（PSRR）7095dB；有效位数（ENOB）最高 21.6 位，噪声 - free 分辨率 18.9 位。
• 输入与参考：16 路单端或 8 路差分输入，满量程输入范围 ±1.06VREF；参考电压支持 0.5V~AVDD-AVSS，参考输入阻抗 40kΩ，外部参考读取误差 ±3%。
• 功耗与输出：工作功耗 42mW（转换状态），休眠模式 11mW，掉电模式 14μW；数据格式为二进制补码，SPI 兼容串行输出，支持 3 字节 / 4 字节（含状态字节）输出格式。

2. 核心功能

• 多通道高速扫描：支持自动扫描（Auto-Scan）与固定通道（Fixed-Channel）模式，自动扫描可遍历 16 单端 / 8 差分通道及 5 路内部监测通道，通道切换支持可编程延迟（0~384μs），确保信号稳定。
• 系统级监测：内置温度传感器（394/563μV/°C）、电源电压（AVDD-AVSS）、参考电压、增益与失调监测功能，可实时反馈系统工作状态。
• 传感器保障：集成可编程传感器偏置电流源（1.5μA/24μA），支持传感器偏置与开路检测；通道切换采用 “先断后通” 设计，避免交叉干扰。
• 灵活信号调理：第四阶 ΔΣ 调制器搭配第五阶 sinc 数字滤波器，采样率 1.8k~125kSPS 可编程；支持外部斩波（CHOP）功能，可抵消外部信号调理电路的失调与漂移。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• QFN-48/QFP-48 封装：引脚间距 0.5mm，封装尺寸适配高密度布局；MSL 等级 2~3，支持 260°C 回流焊，符合 RoHS 标准，ESD 防护满足高可靠性场景要求，外露热焊盘需接 AVSS 优化散热。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：AVDD/AVSS（模拟供电）、DVDD/DGND（数字供电，2.7V~5.25V），需就近并联 0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 钽电容去耦。
• 输入与参考：AIN0~AIN15（16 路模拟输入）、AINCOM（单端输入公共端）；VREFP/VREFN（正负参考电压输入）。
• 控制与输出：SCLK/DIN/DOUT/CS（SPI 接口）、DRDY（数据就绪）、START（转换启动）、RESET（复位）、PWDN（掉电控制）；MUXOUTP/MUXOUTN（多路选择器差分输出，支持外部信号调理）、CLKIO（时钟输入 / 输出）。
• 扩展功能：GPIO0~GPIO7（8 路通用 I/O，可配置输入 / 输出）、PLLCAP（PLL 旁路电容引脚）、XTAL1/XTAL2（32.768kHz 晶振输入）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 扫描模式：自动扫描模式可通过寄存器选择差分、单端及内部监测通道，按优先级自动循环采集；固定通道模式可任意指定正负输入通道，灵活适配特殊信号采集。
• 低功耗模式：支持待机（29mW）、休眠（11mW）与掉电（14μW）模式，掉电状态下保留寄存器配置，唤醒后快速恢复工作。
• 转换控制：支持 START 引脚持续高电平连续转换、脉冲触发单次转换，或通过 SPI 命令控制单次转换，适配不同同步需求。

2. 关键功能

• 通道切换与延迟：自动扫描模式支持可编程通道切换延迟（0~384μs），适配外部信号调理电路的 settling 时间，避免通道切换失真。
• 传感器故障检测：通过偏置电流源驱动输入通道，传感器开路时输出趋于满量程，实现传感器完整性验证；支持外部二极管温度传感偏置。
• 外部信号调理：MUXOUTP/MUXOUTN 引脚引出多路选择器输出，可外接缓冲、滤波或单端 - 差分转换电路，灵活扩展信号调理能力。
• 系统监测：可读取芯片温度、电源电压、参考电压、增益与失调参数，通过状态字节反馈过范围（OVF）、电源异常（SUPPLY）等状态。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 多通道高精度采集：工业过程控制、航空航天系统监测、医疗设备数据采集。
• 高可靠性场景：军工级传感器阵列、高温 / 低温环境下的多参数监测、精密仪器仪表。

2. 设计资源

• 电源与去耦：模拟与数字电源独立供电，电源引脚就近并联 0.1μF 陶瓷电容与 10μF 钽电容，减少电源噪声干扰。
• 布局要点：模拟区域与数字区域分离，模拟输入走线远离时钟信号；参考电压引脚需低噪声设计，旁路电容紧靠引脚；外露热焊盘需大面积接地，降低结温。
• 输入驱动：差分输入建议采用差分驱动电路，单端输入需通过 AINCOM 提供稳定共模电压；高电压输入需添加电阻分压与肖特基二极管钳位，避免过压损坏。
• 时钟设计：支持 32.768kHz 晶振（内部 PLL 倍频至 15.7MHz）或外部时钟（0.1~16MHz），时钟输入需串接 50Ω 电阻抑制振铃。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：绝对最大额定值：AVDD 5.5V，引脚电压 -0.3V~AVDD+0.3V，结温 150°C；支持单一制造 / 测试场地、产品可追溯、长生命周期保障，满足高可靠性场景要求。
• 可订购型号：工业级 ADS1258IPHPREP（-40°C105°C，QFP-48，1000 片 / 卷）、军工级 ADS1258MRTCTEP（-55°C125°C，QFN-48，250 片 / 卷），引脚镀层 NIPDAU，MSL 等级 2~3。