德州仪器ADS1232IPWR数模转换芯片中文资料

一、型号与类型

ADS1232IPWR是由德州仪器（Texas Instruments, 简称TI）生产的一款精密24位模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）。该芯片属于ADS123x系列，特别针对桥式传感器应用设计，如称重秤、应变仪和压力传感器等。ADS1232IPWR的封装形式为TSSOP-24，高度为1mm，长度为7.8mm，宽度为4.4mm，非常适合于对空间要求严格的应用场景。

厂商名称：TI德州仪器

元件分类：数模转换芯片

中文描述： 模数转换器，24 bit，80 SPS，差分、单端，串行，单，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中文参数

ADS1232IPWR概述

AADS1232IPWR是精密的24位模数转换器(ADC)。借助板载，低噪声可编程增益放大器(PGA)，精密delta-sigma ADC和内部振荡器。ADS1232IPWR为桥式传感器应用(包括电子秤，应变计和压力传感器)提供了完整的前端解决方案。

输入多路复用器接受两个差分输入。ADS1232还包括一个板载温度传感器，用于监视环境温度。板载低噪声PGA具有1、2、64或128的可选增益，支持±2.5V，±1.25V，±39mV或±19.5mV的满量程差分输入。Δ-ΣADC的有效分辨率为23.5位，由3阶调制器和4阶数字滤波器组成。支持两种数据速率：10SPS(具有50Hz和60Hz抑制)和80SPS。ADS1232/4可以使用振荡器或晶体在外部作为时钟源。还有一个内部振荡器，不需要外部组件。失调校准可按需执行，ADS1232/4可以进入低功耗待机模式，或者在掉电模式下完全关闭。ADS1232/4的所有功能都通过简单的引脚驱动控制来操作。没有数字寄存器可以编程，以简化软件开发。数据通过易于隔离的串行接口输出，该串行接口直接连接到MSP430和其他微控制器。

ADS1232采用TSSOP-24封装，额定温度范围均为-40°C至+105°C。

ADS1232IPWR引脚图

二、工作原理

ADS1232IPWR采用了Delta-Sigma（Δ-Σ）转换技术，这是一种高精度模数转换方法，通过过采样和噪声整形技术来实现高信噪比和低量化噪声。Delta-Sigma转换器主要由差分放大器、积分器、比较器和一位的DAC（Digital-to-Analog Converter）组成。

1. 差分放大器：首先，差分放大器接收差分输入信号，并对其进行初步放大，以适配ADC的输入范围。

2. 积分器：积分器将输入信号与来自一位DAC的反馈信号相减，结果作为积分器的输入。积分器在这里起到低通滤波器的作用，对噪声有一定的抑制作用。

3. 比较器：比较器将积分器的输出与某一阈值进行比较，输出数字1或0的位流。

4. 一位DAC：一位DAC将比较器的输出转换为模拟信号，并反馈回差分放大器，形成闭环控制。

Delta-Sigma转换器通过过采样（高于奈奎斯特频率的采样率）将量化噪声分布在更宽的频率范围内，并利用数字滤波器滤除大部分噪声，从而提高整体信噪比。此外，积分器对低频信号具有内置的低通滤波功能，进一步降低了通道内的噪声。

三、特点

1. 高精度：ADS1232IPWR提供24位分辨率，能够精确转换微弱的模拟信号，非常适合需要高精度测量的场合。

2. 低噪声：内置低噪声可编程增益放大器（PGA），增益可选1、2、64或128倍，支持不同量级的输入信号。在PGA增益为128倍时，20mV输入范围内仅有17nVrms的有效噪声。

3. 高稳定性：采用亚微米混合信号CMOS工艺制造，具有低漂移和低噪声特性，确保长时间稳定工作。

4. 灵活配置：支持外部时钟或内部振荡器，数据速率可选10SPS或80SPS，满足不同应用场景的需求。

5. 简化设计：所有功能通过引脚控制，无需编程寄存器，简化了软件开发流程。

6. 内置温度传感器：ADS1232还包含一个温度传感器，用于监测环境温度，进一步提升了系统的稳定性和可靠性。

四、应用

ADS1232IPWR广泛应用于需要高精度测量的桥式传感器领域，包括但不限于：

1. 电子秤：在商用电子秤、运输货物重量核实、计算盘以及科学用秤中，ADS1232IPWR提供了完整的前端解决方案，确保重量测量的准确性和稳定性。

2. PLC重量模块：在工业自动化领域，PLC重量模块需要高精度地测量物料或产品的重量，ADS1232IPWR能够满足这一需求。

3. 压力传感器：在工业自动化和过程控制中，压力传感器用于监测管道、容器或设备内的压力变化，ADS1232IPWR的高精度和低噪声特性使其成为理想的选择。

4. 应变仪：在结构健康监测和应力分析中，应变仪用于测量材料或结构在受力作用下的应变变化，ADS1232IPWR能够准确捕捉这些微小变化。

五、参数

• 位数：24位

• 采样率：80SPS（每秒采样数）

• 输入类型：差分、单端

• 接口类型：SPI（Serial Peripheral Interface）

• 封装形式：TSSOP-24

• 功耗：4.3mW

• 模拟电源电压：2.7V至5.3V

• 数字电源电压：2.7V至5.3V

• 工作温度：-40°C至+105°C

• 噪声性能：

• 10SPS时，RMS噪声为17nV（PGA增益=128）

• 80SPS时，RMS噪声为44nV（PGA增益=128）

• 有效分辨率：23.5位（增益=1）

• 无噪声分辨率：19.2位（增益=128）

• 输入偏置电流：最大±1pA（典型值）

• 共模抑制比（CMRR）：典型值大于100dB

• 可编程增益放大器（PGA）：增益可选1、2、64、128

• 数据输出：串行输出，支持SPI接口，支持菊花链连接（Daisy Chain）

• 内部振荡器：可选内部时钟源，无需外部晶振

• 数字滤波器：内置低通滤波器，可选滤波系数以调整噪声带宽和数据速率

• 断电模式：支持低功耗模式，以进一步降低功耗

• 温度传感器：内置，用于监测环境温度，支持温度补偿

六、技术细节与应用考虑

技术细节

• 差分输入：ADS1232IPWR的差分输入设计有效抑制了共模噪声，提高了信号的信噪比。在连接桥式传感器时，差分输入能更准确地捕捉由传感器产生的微弱电压变化。

• 内部PGA：可编程增益放大器（PGA）的引入，使得ADS1232IPWR能够适配不同量级的输入信号。通过选择合适的PGA增益，可以优化信噪比和动态范围，从而适应不同的应用场景。

• 数字滤波器：内置的数字滤波器允许用户根据应用需求调整滤波系数，以平衡噪声抑制和数据速率。在需要高数据速率的应用中，可以选择较低的滤波系数；而在需要更高精度的应用中，则可以选择更高的滤波系数。

应用考虑

• 布局与布线：为了充分利用ADS1232IPWR的高精度特性，需要仔细规划PCB的布局与布线。尽量缩短模拟信号路径的长度，避免数字信号对模拟信号的干扰。同时，采用适当的接地策略，以减少地噪声的影响。

• 电源去耦：为了确保稳定的电源供应，建议在电源引脚附近添加适当的去耦电容。这些电容可以滤除电源中的高频噪声，提高ADC的转换精度。

• 温度补偿：由于环境温度的变化可能会对ADC的性能产生影响，因此在使用ADS1232IPWR时，可以考虑利用内置的温度传感器进行温度补偿。通过监测环境温度并调整PGA增益或其他参数，可以确保ADC在不同温度下的性能稳定性。

• 校准与测试：在生产过程中，对ADS1232IPWR进行校准和测试是非常重要的。通过校准可以消除制造过程中的偏差，确保每个ADC的性能都符合规格要求。同时，定期进行测试可以及时发现并解决问题，确保系统的长期稳定运行。

七、总结

ADS1232IPWR作为一款高精度、低噪声的24位模数转换器，凭借其卓越的性能和灵活的配置选项，在桥式传感器应用中展现出了巨大的潜力。通过采用Delta-Sigma转换技术和内置的可编程增益放大器，ADS1232IPWR能够准确转换微弱的模拟信号，并提供稳定可靠的数字输出。此外，其内置的温度传感器和灵活的数字滤波器设计进一步提升了系统的性能和可靠性。在未来的工业自动化、过程控制以及科学研究中，ADS1232IPWR将继续发挥其重要作用，为高精度测量提供有力支持。