ADS1244：低功耗24位模数转换器的卓越之选

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。今天要给大家介绍的是德州仪器（Texas Instruments）的ADS1244，一款低功耗、高性能的24位模数转换器，非常适合对分辨率和功耗有严格要求的应用场景。

文件下载：ads1244.pdf

一、产品概述

ADS1244采用MSOP - 10封装，集成了三阶Δ - Σ调制器和数字滤波器，能提供出色的性能和极低的功耗。它具有20位有效分辨率，可实现高精度测量，在便携式设备和对空间、功耗敏感的系统中表现出色。

二、关键特性

（一）电气性能

1. 输入范围与阻抗：ADS1244的模拟输入具有±2VREF的满量程输入电压范围，绝对输入范围为GND - 0.1V至AVDD + 0.1V，差分输入阻抗高达5MΩ，能有效减少信号衰减和干扰。
2. 系统性能：分辨率达24位，无丢码现象。增益误差漂移低至0.5ppm/°C，在50Hz和60Hz的共模抑制比分别为130dB和100dB，正常模式抑制比也分别达到60dB和70dB，能有效抑制电源和外界干扰。输入参考噪声仅为1ppm的FSR（均方根值），模拟电源抑制比在直流时可达105dB。
3. 参考输入：参考输入电压（VREF）典型值为AVDD/2，可在0.5V至AVDD之间调整。为保证最佳性能，建议在VREFP和VREFN之间使用0.1µF电容进行旁路，并尽量靠近引脚放置。

（二）低功耗设计

ADS1244的电流消耗仅为90µA，模拟电源范围为2.5V至5.25V，数字电源范围为1.8V至3.6V。正常工作时功耗通常小于270µW，睡眠模式下功耗小于1µW，非常适合对功耗敏感的应用。

（三）接口与功能

1. 串行接口：采用简单的两线串行接口，可实现数据检索、自校准和睡眠模式控制。通过几个简单的波形即可完成操作，方便与微控制器连接，如MSP430。
2. 自校准功能：可随时启动自校准，减少偏移和增益误差。上电时会自动进行自校准，确保初始测量的准确性。
3. 睡眠模式：睡眠模式可显著降低功耗，可在单次转换时使用，在测量间隙关闭ADS1244，减少整体功耗。还可结合自校准功能，在唤醒后立即进行校准，补偿温度和电源电压变化的影响。

三、应用场景

（一）手持仪器

在手持仪器中，如便携式万用表、数据采集器等，对分辨率和功耗要求较高。ADS1244的高分辨率可确保测量的准确性，低功耗特性则能延长电池续航时间，满足手持设备的使用需求。

（二）便携式医疗设备

便携式医疗设备，如血糖仪、血压计等，需要高精度的测量和低功耗设计。ADS1244能够提供准确的测量结果，同时其睡眠模式可在不使用时降低功耗，延长设备的使用时间。

（三）工业过程控制

在工业过程控制中，需要对各种模拟信号进行精确测量和控制。ADS1244的高分辨率和良好的抗干扰性能，可确保在复杂的工业环境中准确测量信号，为工业自动化提供可靠的数据支持。

（四）称重系统

在称重系统中，ADS1244可与差分增益放大器和低通滤波器配合使用，对负载传感器的输出信号进行放大和滤波，提高测量的准确性和稳定性。

四、使用要点

（一）输入信号处理

ADS1244可接受差分输入信号，也可测量单极性信号。测量单极性信号时，将负输入（AINN）接地，输入信号连接到正输入（AINP），但此时仅使用转换器满量程范围的一半。为保护输入ESD二极管，输入引脚电压应保持在GND - 100mV至AVDD + 100mV之间。

（二）时钟输入

推荐的CLK频率为2.4576MHz，可将数字滤波器的陷波设置在50Hz和60Hz，并将数据速率设置为15SPS。CLK频率可提高以加快数据速率，但陷波频率也会相应移动。正常运行时CLK必须保持运行，睡眠模式下可关闭以节省功耗。为获得最佳模拟性能，应尽量减少CLK的过冲和下冲，可在CLK串联一个10Ω至100Ω的小电阻。

（三）数据检索与校准

数据检索时，需等待DRDY/DOUT变低，然后通过SCLK移出数据。为避免DRDY/DOUT保持在最后一位状态，可发送一个额外的SCLK将其置高。自校准可在任何时间启动，校准完成后DRDY/DOUT变低表示新数据就绪。

（四）睡眠模式与单转换操作

睡眠模式可通过在DRDY/DOUT变低后保持SCLK高电平进入，退出睡眠模式时将SCLK置低。单次转换时，可利用睡眠模式启动和停止ADS1244，在转换间隙关闭设备以降低功耗。

（五）单电源操作

ADS1244可采用单电源供电，如将AVDD和DVDD连接在一起。可通过选择合适的外部电阻R1来设置DVDD的电压，但需确保DVDD在1.8V至3.6V之间。同时，在AVDD和DVDD两端使用0.1µF电容进行旁路。

五、总结

ADS1244是一款性能卓越的低功耗24位模数转换器，具有高分辨率、低功耗、良好的抗干扰性能和丰富的功能。在手持仪器、便携式医疗设备、工业过程控制和称重系统等领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关产品时，可充分考虑ADS1244的特性，以实现高精度、低功耗的设计目标。

大家在使用ADS1244的过程中遇到过哪些问题？或者对它的应用有什么独特的见解？欢迎在评论区留言分享！