德州仪器ADS1220IPWR模数转换器（ADC）中文资料

一、型号与类型

ADS1220IPWR是德州仪器（TI）生产的一款精密24位模数转换器（ADC）。该型号属于TI的ADS系列，专为高精度、低功耗的传感器信号测量应用设计。ADS1220IPWR结合了多种高级功能，如可编程增益放大器（PGA）、电压基准、激励电流源和温度传感器等，以满足复杂的工业测量需求。

厂商名称：TI德州仪器

元件分类：模数转换器ADC

中文描述： 具有 PGA、VREF、SPI 和两个 IDAC 的 24 位 2kSPS 四通道低功耗 Δ-Σ ADC

英文描述： 24-bit,2-kSPS,4-ch,low-power,small-size delta-sigma ADC w/PGA,VREF,2x IDACs&SPI interface

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ADS1220IPWR概述

ADS1220是一款精密24位模数转换器(ADC)，所集成的多种特性能够降低系统成本并减少小型传感器信号测量应用中的组件数量。该器件具有通过输入多路复用器(MUX)实现的两个差分输入或四个单端输入，一个低噪声可编程增益放大器(PGA)，两个可编程激励电流源，一个电压基准，一个振荡器，一个低侧开关和一个精密温度传感器。

此器件能够以高达2000次/秒(SPS)采样数据速率执行转换，并且能够在单周期内稳定。针对噪声环境中的工业应用，当采样频率为20SPS时，数字滤波器可同时提供50Hz和60Hz抑制。内部PGA提供高达128V/V的增益。此PGA使得ADS1220非常适用于小型传感器信号测量应用，例如电阻式温度检测器(RTD)、热电偶、热敏电阻和阻性桥式传感器。该器件在使用PGA时支持测量伪差分或全差分信号。此外，该器件还可配置为禁用内部PGA，同时仍提供高输入阻抗和高达4V/V的增益，从而实现单端测量。

在禁用PGA后的占空比模式下运行功耗可低至120?A。ADS1220IPWR采用TSSOP-16封装，额定工作温度范围为-40°C至+125°C。

ADS1220IPWR中文参数

制造商:Texas Instruments

产品种类:模数转换器ADC

系列:ADS1220

安装风格:SMD/SMT

封装/箱体:TSSOP-16

分辨率:24 bit

通道数量:4 Channel

接口类型:SPI

采样比:2 kS/s

输入类型:Differential/Single-Ended

结构:Sigma-Delta

模拟电源电压:2.3 V to 5.5 V

数字电源电压:2.3 V to 5.5 V

最小工作温度:-40 C

最大工作温度:+125 C

特点:50/60 Hz Rejection,Excitation Current Sources(iDACs),Oscillator,PGA,Temp Sensor

INL-积分非线性:0.0015%FSR

湿度敏感性:Yes

工作电源电压:2.3 V to 5.5 V

Pd-功率耗散:1.4 mW

功耗:1.4 mW

产品类型:ADCs-Analog to Digital Converters

参考类型:External,Internal,Supply

参考电压:2.5 V

ADS1220IPWR引脚图

二、工作原理

ADS1220IPWR采用Sigma-Delta（Σ-Δ）调制技术，这是一种高精度的模数转换方法，特别适用于低噪声、高分辨率的应用场景。Σ-Δ调制器通过连续比较模拟输入信号与内部反馈信号的差值，并将该差值进行积分，然后量化输出。通过高频开关和过采样技术，Σ-Δ调制器能够抑制低频噪声，提高转换精度。

在ADS1220IPWR中，模拟输入信号首先经过可编程增益放大器（PGA）进行放大，以适应不同的信号范围。然后，放大后的信号被送入Σ-Δ调制器进行转换。调制器的输出是一个高频的数字信号，该信号随后通过数字滤波器进行降采样和噪声抑制，最终得到高精度的24位数字输出。

三、特点

1. 高精度：ADS1220IPWR提供高达24位的有效分辨率，能够满足高精度测量应用的需求。

2. 低功耗：在占空比模式下，该器件的功耗可低至120µA，非常适合便携式或电池供电的设备。

3. 可编程增益：内部集成的PGA提供1V/V至128V/V的可编程增益，便于匹配不同的传感器输出范围。

4. 多种输入模式：支持两个差分输入或四个单端输入，灵活适应不同的传感器接口需求。

5. 集成度高：集成了电压基准、激励电流源、温度传感器等多种功能，降低了系统成本并减少了组件数量。

6. 抗噪声能力强：在采样频率为20SPS时，数字滤波器可同时提供50Hz和60Hz的谐波抑制，适用于噪声环境中的工业应用。

7. 宽电源电压范围：支持2.3V至5.5V的电源电压，提高了设计的灵活性。

四、应用

ADS1220IPWR因其高精度和低功耗的特点，广泛应用于各种需要高精度测量的传感器信号转换场景。具体包括：

1. 温度传感器测量：适用于热敏电阻、热电偶和电阻式温度检测器（RTD）的测量，支持2线、3线或4线制类型，广泛应用于工业自动化、过程控制等领域。

2. 电阻桥式传感器测量：可用于压力传感器、应力计、衡器和便携式仪表等设备的信号转换，实现高精度的压力、应力等物理量的测量。

3. 工业过程控制：在工厂自动化和过程控制系统中，ADS1220IPWR可用于监测和控制各种工艺参数，如温度、压力、流量等。

4. 环境监测：在环境监测领域，该器件可用于空气质量监测、水质监测等应用中，对微小信号进行高精度的转换和处理。

五、参数

1. 分辨率：24位

2. 通道数量：4通道（支持两个差分输入或四个单端输入）

3. 接口类型：SPI（串行外设接口）

4. 采样率：高达2000次/秒（SPS）

5. 电源电压：模拟电源电压和数字电源电压均为2.3V至5.5V

6. 功耗：在占空比模式下低至120µA，典型功耗为1.4mW

7. 可编程增益：1V/V至128V/V

8. 温度范围：额定工作温度范围为-40°C至+125°C

9. 封装：采用无引线VQFN-16或薄型小外形尺寸（TSSOP）-16封装，尺寸为3.5mm × 3.5mm × 0.9mm

10. 其他特性：集成2.048V基准电压（漂移5ppm/°C），集成2%精准振荡器，集成温度传感器（精度0.5°C），与SPI兼容的接口（模式1）

六、总结

德州仪器ADS1220IPWR模数转换器是一款集高精度、低功耗、高集成度于一体的精密24位ADC。其采用Σ-Δ调制技术，提供高达24位的有效分辨率和灵活的输入模式，支持可编程增益放大器和多种集成功能，非常适合于高精度传感器信号测量和数据处理应用。

1. 高精度与低噪声

ADS1220IPWR通过Σ-Δ调制技术和数字滤波器的结合，实现了低噪声和高精度的转换性能。这种转换方法有效抑制了低频噪声和量化噪声，使得在复杂环境或微弱信号测量中也能获得准确的数据。此外，其内部集成的电压基准和精确的振荡器进一步提升了转换的准确性和稳定性。

2. 灵活的增益配置

可编程增益放大器（PGA）是ADS1220IPWR的一大亮点。通过软件编程，用户可以轻松调整PGA的增益，以适应不同传感器的输出范围。这种灵活性使得该ADC能够广泛应用于多种传感器接口，无需额外添加外部放大器，降低了系统复杂性和成本。

3. 高效能耗管理

在便携式或电池供电的应用中，功耗是一个关键因素。ADS1220IPWR通过占空比模式等低功耗设计，实现了在保持高精度的同时降低功耗。这使得该ADC成为延长设备续航时间、提升系统整体效能的理想选择。

4. 易于集成与调试

ADS1220IPWR提供标准的SPI接口，便于与微控制器等数字处理单元进行通信。同时，其封装尺寸小巧，便于在有限的空间内集成。此外，TI还提供了丰富的开发工具和文档支持，包括数据手册、应用笔记、评估板和软件库等，帮助用户快速上手并进行系统调试。

5. 广泛的应用场景

如前所述，ADS1220IPWR的高精度和低功耗特性使其适用于多种应用场景。除了工业自动化、过程控制、环境监测等领域外，它还可以应用于医疗设备、精密仪器、航空航天等领域中的高精度测量需求。在医疗设备中，它可以用于心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物电信号的采集；在精密仪器中，它可以用于光学测量、声学测量等领域中的微弱信号检测。

七、未来展望

随着物联网（IoT）、智能制造等技术的不断发展，对高精度、低功耗的传感器信号测量和处理的需求将越来越高。ADS1220IPWR作为一款性能卓越的精密24位ADC，将在这些领域发挥重要作用。未来，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，ADS1220IPWR有望在更多领域得到广泛应用和推广。

综上所述，德州仪器ADS1220IPWR模数转换器凭借其高精度、低功耗、高集成度以及灵活的增益配置等特点，在传感器信号测量和数据处理领域展现出了强大的竞争力和广阔的应用前景。无论是工业自动化、过程控制还是医疗设备、精密仪器等领域，ADS1220IPWR都将成为实现高精度测量的重要工具。