德州儀器ADS1232IPWR數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中文資料

一、型號(hào)與類型

ADS1232IPWR是由德州儀器（Texas Instruments, 簡稱TI）生產(chǎn)的一款精密24位模數(shù)轉(zhuǎn)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(yīng)用設(shè)計(jì)，如稱重秤、應(yīng)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(yán)格的應(yīng)用場景。

廠商名稱：TI德州儀器

元件分類：數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片

中文描述： 模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)

ADS1232IPWR概述

AADS1232IPWR是精密的24位模數(shù)轉(zhuǎn)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(nèi)部振蕩器。ADS1232IPWR為橋式傳感器應(yīng)用(包括電子秤，應(yīng)變計(jì)和壓力傳感器)提供了完整的前端解決方案。

輸入多路復(fù)用器接受兩個(gè)差分輸入。ADS1232還包括一個(gè)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(diào)制器和4階數(shù)字濾波器組成。支持兩種數(shù)據(jù)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(shí)鐘源。還有一個(gè)內(nèi)部振蕩器，不需要外部組件。失調(diào)校準(zhǔn)可按需執(zhí)行，ADS1232/4可以進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，或者在掉電模式下完全關(guān)閉。ADS1232/4的所有功能都通過簡單的引腳驅(qū)動(dòng)控制來操作。沒有數(shù)字寄存器可以編程，以簡化軟件開發(fā)。數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換技術(shù)，這是一種高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，通過過采樣和噪聲整形技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高信噪比和低量化噪聲。Delta-Sigma轉(zhuǎn)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(hào)，并對其進(jìn)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(hào)與來自一位DAC的反饋信號(hào)相減，結(jié)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(jìn)行比較，輸出數(shù)字1或0的位流。

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

Delta-Sigma轉(zhuǎn)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(nèi)，并利用數(shù)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(hào)具有內(nèi)置的低通濾波功能，進(jìn)一步降低了通道內(nèi)的噪聲。

三、特點(diǎn)

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

2. 低噪聲：內(nèi)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(jí)的輸入信號(hào)。在PGA增益為128倍時(shí)，20mV輸入范圍內(nèi)僅有17nVrms的有效噪聲。

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

4. 靈活配置：支持外部時(shí)鐘或內(nèi)部振蕩器，數(shù)據(jù)速率可選10SPS或80SPS，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

5. 簡化設(shè)計(jì)：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(nèi)置溫度傳感器：ADS1232還包含一個(gè)溫度傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境溫度，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、應(yīng)用

ADS1232IPWR廣泛應(yīng)用于需要高精度測量的橋式傳感器領(lǐng)域，包括但不限于：

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

2. PLC重量模塊：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，PLC重量模塊需要高精度地測量物料或產(chǎn)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(dòng)化和過程控制中，壓力傳感器用于監(jiān)測管道、容器或設(shè)備內(nèi)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(yīng)變儀：在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和應(yīng)力分析中，應(yīng)變儀用于測量材料或結(jié)構(gòu)在受力作用下的應(yīng)變變化，ADS1232IPWR能夠準(zhǔn)確捕捉這些微小變化。

五、參數(shù)

• 位數(shù)：24位

• 采樣率：80SPS（每秒采樣數(shù)）

• 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(shù)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(shí)，RMS噪聲為17nV（PGA增益=128）

• 80SPS時(shí)，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(shù)據(jù)輸出：串行輸出，支持SPI接口，支持菊花鏈連接（Daisy Chain）

• 內(nèi)部振蕩器：可選內(nèi)部時(shí)鐘源，無需外部晶振

• 數(shù)字濾波器：內(nèi)置低通濾波器，可選濾波系數(shù)以調(diào)整噪聲帶寬和數(shù)據(jù)速率

• 斷電模式：支持低功耗模式，以進(jìn)一步降低功耗

• 溫度傳感器：內(nèi)置，用于監(jiān)測環(huán)境溫度，支持溫度補(bǔ)償

六、技術(shù)細(xì)節(jié)與應(yīng)用考慮

技術(shù)細(xì)節(jié)

• 差分輸入：ADS1232IPWR的差分輸入設(shè)計(jì)有效抑制了共模噪聲，提高了信號(hào)的信噪比。在連接橋式傳感器時(shí)，差分輸入能更準(zhǔn)確地捕捉由傳感器產(chǎn)生的微弱電壓變化。

• 內(nèi)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(jí)的輸入信號(hào)。通過選擇合適的PGA增益，可以優(yōu)化信噪比和動(dòng)態(tài)范圍，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

• 數(shù)字濾波器：內(nèi)置的數(shù)字濾波器允許用戶根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整濾波系數(shù)，以平衡噪聲抑制和數(shù)據(jù)速率。在需要高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用中，可以選擇較低的濾波系數(shù)；而在需要更高精度的應(yīng)用中，則可以選擇更高的濾波系數(shù)。

應(yīng)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(xì)規(guī)劃PCB的布局與布線。盡量縮短模擬信號(hào)路徑的長度，避免數(shù)字信號(hào)對模擬信號(hào)的干擾。同時(shí)，采用適當(dāng)?shù)慕拥夭呗?，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(yīng)，建議在電源引腳附近添加適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙荨＿@些電容可以濾除電源中的高頻噪聲，提高ADC的轉(zhuǎn)換精度。

• 溫度補(bǔ)償：由于環(huán)境溫度的變化可能會(huì)對ADC的性能產(chǎn)生影響，因此在使用ADS1232IPWR時(shí)，可以考慮利用內(nèi)置的溫度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。通過監(jiān)測環(huán)境溫度并調(diào)整PGA增益或其他參數(shù)，可以確保ADC在不同溫度下的性能穩(wěn)定性。

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

七、總結(jié)

ADS1232IPWR作為一款高精度、低噪聲的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，憑借其卓越的性能和靈活的配置選項(xiàng)，在橋式傳感器應(yīng)用中展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過采用Delta-Sigma轉(zhuǎn)換技術(shù)和內(nèi)置的可編程增益放大器，ADS1232IPWR能夠準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換微弱的模擬信號(hào)，并提供穩(wěn)定可靠的數(shù)字輸出。此外，其內(nèi)置的溫度傳感器和靈活的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的性能和可靠性。在未來的工業(yè)自動(dòng)化、過程控制以及科學(xué)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。