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模拟技术相关技术文章24位△一∑型模数转换器ADS1258的性能特点及应用设计分析医疗设备滤波器

模拟技术相关技术文章24位△一∑型模数转换器ADS1258的性能特点及应用设计分析

1 概述

ADS1258是TI公司推出的一款高精度、低功耗、低噪声的16通道(多路复用的)24位△一∑型模数转换器(ADC),其内部集成了输入多路复用器、模拟低通滤波器、数字滤波器等功能。内部有多种控制寄存器,用户通过不同的配置得到不同的A/D采样速率、采样模式、A/D转换精度等。适用于对性能、功耗要求高、模拟通道要求多的数据采集系统。

2 ADS1258主要特点及引脚功能

2.1 主要特点

△一∑ADC,24位转换精度,定通道采样速率为125 Ks/s(可编程),自动通道检测通道采样速率为23.7 Ks/s(可编程);

模拟输入多路复用器可配置成8路差分输入或16路单极输入。多路复用器的输出可通过外部获得,这就能在ADC输入之前采用共享的信号调节通道;

0.5μV/℃的失调漂移、最大0.001 0%的满量程整数非线性误差;

工作电压范围为2.7~5.25 V;

内部带有针对低噪声性能进行了专门优化的5阶正弦数字滤波器;

带有串行外设接口(SPI);

与其他ADC相比,ADS1258具有精度高、转换数率快、功耗低、工作性能好等特性,适用于设备与系统监控、数据采集、医疗、航空电子、测试测量等多通道应用场合。

2.2 引脚功能

ADS1258采用QFN一48小型封装,各引脚功能定义如下:

AINO~AINl5:模拟信号输入端;

GPl00“GPl07:GPIO信号输入/输出端;

CLKSEL:时钟信号选择输入端;

SCLK:SPI接口时钟输入端;

DIN:SPI接口数据输入端;

DOUT:SPI接口数据输出端;

DRDY:数据准备好输出端;

START:数据开始转换信号输入端;

CS:SPI接口片选端;

VREFN:参考电压输入端(+);

VREFP:参考电压输入端(一);

ADCINN:模拟差分输入端(一);

ADCINP:模拟差分输入端(+);

MUXOUTN:多路复用器差分输出端(一);

MUXOUTP:多路复用器差分输出端(+);

DVDD:数字电源,2.7”5.25 V;

RESET:复位端。

2.3 结构原理

图l为ADS1258的内部结构框图。ADS1258主要由模拟多路开关(MUX)、可共享的信号调理通道、4阶△一∑ADC、5阶正弦数字滤波器、SPI接口、GPIO接口、时钟发生器、控制器等组成。模拟信号从AINO~AINl5引脚输入,通过多路模拟开关可将其配置成8路差动输入或16路单极输入,通过共用的信号调理通道,输入到4阶△一∑ADC实现24位A/D转换,通过数字滤波器,最终以SPI接口的形式输出数字信号。在使用外部可共享的信号调理通道时,根据实际情况,可关闭所使用的调理通道,只需将寄存器CONFIGO的第4位(BYPAS)置0即可关闭外部调理通道,直接在ADS1258内部实现连接。但是,在大多数使用条件下,为获得更高的A/D转换精度,建议使用外部信号调理通道。