德州儀器ADS1232IPWR數模轉換芯片中文資料

一、型號與類型

ADS1232IPWR是由德州儀器（Texas Instruments, 簡稱TI）生產的一款精密24位模數轉換器（Analog-to-Digital Converter, ADC）。該芯片屬于ADS123x系列，特別針對橋式傳感器應用設計，如稱重秤、應變儀和壓力傳感器等。ADS1232IPWR的封裝形式為TSSOP-24，高度為1mm，長度為7.8mm，寬度為4.4mm，非常適合于對空間要求嚴格的應用場景。

廠商名稱：TI德州儀器

元件分類：數模轉換芯片

中文描述： 模數轉換器，24 bit，80 SPS，差分、單端，串行，單，2.7 V

英文描述： 24-Bit，80SPS，2-Ch(Differential)，Pin-Programmable Delta-Sigma ADC for Bridge Sensors

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ADS1232IPWR中文參數

ADS1232IPWR概述

AADS1232IPWR是精密的24位模數轉換器(ADC)。借助板載，低噪聲可編程增益放大器(PGA)，精密delta-sigma ADC和內部振蕩器。ADS1232IPWR為橋式傳感器應用(包括電子秤，應變計和壓力傳感器)提供了完整的前端解決方案。

輸入多路復用器接受兩個差分輸入。ADS1232還包括一個板載溫度傳感器，用于監(jiān)視環(huán)境溫度。板載低噪聲PGA具有1、2、64或128的可選增益，支持±2.5V，±1.25V，±39mV或±19.5mV的滿量程差分輸入。Δ-ΣADC的有效分辨率為23.5位，由3階調制器和4階數字濾波器組成。支持兩種數據速率：10SPS(具有50Hz和60Hz抑制)和80SPS。ADS1232/4可以使用振蕩器或晶體在外部作為時鐘源。還有一個內部振蕩器，不需要外部組件。失調校準可按需執(zhí)行，ADS1232/4可以進入低功耗待機模式，或者在掉電模式下完全關閉。ADS1232/4的所有功能都通過簡單的引腳驅動控制來操作。沒有數字寄存器可以編程，以簡化軟件開發(fā)。數據通過易于隔離的串行接口輸出，該串行接口直接連接到MSP430和其他微控制器。

ADS1232采用TSSOP-24封裝，額定溫度范圍均為-40°C至+105°C。

ADS1232IPWR引腳圖

二、工作原理

ADS1232IPWR采用了Delta-Sigma（Δ-Σ）轉換技術，這是一種高精度模數轉換方法，通過過采樣和噪聲整形技術來實現(xiàn)高信噪比和低量化噪聲。Delta-Sigma轉換器主要由差分放大器、積分器、比較器和一位的DAC（Digital-to-Analog Converter）組成。

1. 差分放大器：首先，差分放大器接收差分輸入信號，并對其進行初步放大，以適配ADC的輸入范圍。

2. 積分器：積分器將輸入信號與來自一位DAC的反饋信號相減，結果作為積分器的輸入。積分器在這里起到低通濾波器的作用，對噪聲有一定的抑制作用。

3. 比較器：比較器將積分器的輸出與某一閾值進行比較，輸出數字1或0的位流。

4. 一位DAC：一位DAC將比較器的輸出轉換為模擬信號，并反饋回差分放大器，形成閉環(huán)控制。

Delta-Sigma轉換器通過過采樣（高于奈奎斯特頻率的采樣率）將量化噪聲分布在更寬的頻率范圍內，并利用數字濾波器濾除大部分噪聲，從而提高整體信噪比。此外，積分器對低頻信號具有內置的低通濾波功能，進一步降低了通道內的噪聲。

三、特點

1. 高精度：ADS1232IPWR提供24位分辨率，能夠精確轉換微弱的模擬信號，非常適合需要高精度測量的場合。

2. 低噪聲：內置低噪聲可編程增益放大器（PGA），增益可選1、2、64或128倍，支持不同量級的輸入信號。在PGA增益為128倍時，20mV輸入范圍內僅有17nVrms的有效噪聲。

3. 高穩(wěn)定性：采用亞微米混合信號CMOS工藝制造，具有低漂移和低噪聲特性，確保長時間穩(wěn)定工作。

4. 靈活配置：支持外部時鐘或內部振蕩器，數據速率可選10SPS或80SPS，滿足不同應用場景的需求。

5. 簡化設計：所有功能通過引腳控制，無需編程寄存器，簡化了軟件開發(fā)流程。

6. 內置溫度傳感器：ADS1232還包含一個溫度傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境溫度，進一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、應用

ADS1232IPWR廣泛應用于需要高精度測量的橋式傳感器領域，包括但不限于：

1. 電子秤：在商用電子秤、運輸貨物重量核實、計算盤以及科學用秤中，ADS1232IPWR提供了完整的前端解決方案，確保重量測量的準確性和穩(wěn)定性。

2. PLC重量模塊：在工業(yè)自動化領域，PLC重量模塊需要高精度地測量物料或產品的重量，ADS1232IPWR能夠滿足這一需求。

3. 壓力傳感器：在工業(yè)自動化和過程控制中，壓力傳感器用于監(jiān)測管道、容器或設備內的壓力變化，ADS1232IPWR的高精度和低噪聲特性使其成為理想的選擇。

4. 應變儀：在結構健康監(jiān)測和應力分析中，應變儀用于測量材料或結構在受力作用下的應變變化，ADS1232IPWR能夠準確捕捉這些微小變化。

五、參數

• 位數：24位

• 采樣率：80SPS（每秒采樣數）

• 輸入類型：差分、單端

• 接口類型：SPI（Serial Peripheral Interface）

• 封裝形式：TSSOP-24

• 功耗：4.3mW

• 模擬電源電壓：2.7V至5.3V

• 數字電源電壓：2.7V至5.3V

• 工作溫度：-40°C至+105°C

• 噪聲性能：

• 10SPS時，RMS噪聲為17nV（PGA增益=128）

• 80SPS時，RMS噪聲為44nV（PGA增益=128）

• 有效分辨率：23.5位（增益=1）

• 無噪聲分辨率：19.2位（增益=128）

• 輸入偏置電流：最大±1pA（典型值）

• 共模抑制比（CMRR）：典型值大于100dB

• 可編程增益放大器（PGA）：增益可選1、2、64、128

• 數據輸出：串行輸出，支持SPI接口，支持菊花鏈連接（Daisy Chain）

• 內部振蕩器：可選內部時鐘源，無需外部晶振

• 數字濾波器：內置低通濾波器，可選濾波系數以調整噪聲帶寬和數據速率

• 斷電模式：支持低功耗模式，以進一步降低功耗

• 溫度傳感器：內置，用于監(jiān)測環(huán)境溫度，支持溫度補償

六、技術細節(jié)與應用考慮

技術細節(jié)

• 差分輸入：ADS1232IPWR的差分輸入設計有效抑制了共模噪聲，提高了信號的信噪比。在連接橋式傳感器時，差分輸入能更準確地捕捉由傳感器產生的微弱電壓變化。

• 內部PGA：可編程增益放大器（PGA）的引入，使得ADS1232IPWR能夠適配不同量級的輸入信號。通過選擇合適的PGA增益，可以優(yōu)化信噪比和動態(tài)范圍，從而適應不同的應用場景。

• 數字濾波器：內置的數字濾波器允許用戶根據應用需求調整濾波系數，以平衡噪聲抑制和數據速率。在需要高數據速率的應用中，可以選擇較低的濾波系數；而在需要更高精度的應用中，則可以選擇更高的濾波系數。

應用考慮

• 布局與布線：為了充分利用ADS1232IPWR的高精度特性，需要仔細規(guī)劃PCB的布局與布線。盡量縮短模擬信號路徑的長度，避免數字信號對模擬信號的干擾。同時，采用適當的接地策略，以減少地噪聲的影響。

• 電源去耦：為了確保穩(wěn)定的電源供應，建議在電源引腳附近添加適當的去耦電容。這些電容可以濾除電源中的高頻噪聲，提高ADC的轉換精度。

• 溫度補償：由于環(huán)境溫度的變化可能會對ADC的性能產生影響，因此在使用ADS1232IPWR時，可以考慮利用內置的溫度傳感器進行溫度補償。通過監(jiān)測環(huán)境溫度并調整PGA增益或其他參數，可以確保ADC在不同溫度下的性能穩(wěn)定性。

• 校準與測試：在生產過程中，對ADS1232IPWR進行校準和測試是非常重要的。通過校準可以消除制造過程中的偏差，確保每個ADC的性能都符合規(guī)格要求。同時，定期進行測試可以及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

七、總結

ADS1232IPWR作為一款高精度、低噪聲的24位模數轉換器，憑借其卓越的性能和靈活的配置選項，在橋式傳感器應用中展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過采用Delta-Sigma轉換技術和內置的可編程增益放大器，ADS1232IPWR能夠準確轉換微弱的模擬信號，并提供穩(wěn)定可靠的數字輸出。此外，其內置的溫度傳感器和靈活的數字濾波器設計進一步提升了系統(tǒng)的性能和可靠性。在未來的工業(yè)自動化、過程控制以及科學研究中，ADS1232IPWR將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用，為高精度測量提供有力支持。