在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天要給大家介紹的是德州儀器（Texas Instruments）的ADS1244，一款低功耗、高性能的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非常適合對分辨率和功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景。

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一、產(chǎn)品概述

ADS1244采用MSOP - 10封裝，集成了三階Δ - Σ調(diào)制器和數(shù)字濾波器，能提供出色的性能和極低的功耗。它具有20位有效分辨率，可實(shí)現(xiàn)高精度測量，在便攜式設(shè)備和對空間、功耗敏感的系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。

二、關(guān)鍵特性

（一）電氣性能

1. 輸入范圍與阻抗：ADS1244的模擬輸入具有±2VREF的滿量程輸入電壓范圍，絕對輸入范圍為GND - 0.1V至AVDD + 0.1V，差分輸入阻抗高達(dá)5MΩ，能有效減少信號衰減和干擾。
2. 系統(tǒng)性能：分辨率達(dá)24位，無丟碼現(xiàn)象。增益誤差漂移低至0.5ppm/°C，在50Hz和60Hz的共模抑制比分別為130dB和100dB，正常模式抑制比也分別達(dá)到60dB和70dB，能有效抑制電源和外界干擾。輸入?yún)⒖荚肼晝H為1ppm的FSR（均方根值），模擬電源抑制比在直流時(shí)可達(dá)105dB。
3. 參考輸入：參考輸入電壓（VREF）典型值為AVDD/2，可在0.5V至AVDD之間調(diào)整。為保證最佳性能，建議在VREFP和VREFN之間使用0.1μF電容進(jìn)行旁路，并盡量靠近引腳放置。

（二）低功耗設(shè)計(jì)

ADS1244的電流消耗僅為90μA，模擬電源范圍為2.5V至5.25V，數(shù)字電源范圍為1.8V至3.6V。正常工作時(shí)功耗通常小于270μW，睡眠模式下功耗小于1μW，非常適合對功耗敏感的應(yīng)用。

（三）接口與功能

1. 串行接口：采用簡單的兩線串行接口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索、自校準(zhǔn)和睡眠模式控制。通過幾個(gè)簡單的波形即可完成操作，方便與微控制器連接，如MSP430。
2. 自校準(zhǔn)功能：可隨時(shí)啟動(dòng)自校準(zhǔn)，減少偏移和增益誤差。上電時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行自校準(zhǔn)，確保初始測量的準(zhǔn)確性。
3. 睡眠模式：睡眠模式可顯著降低功耗，可在單次轉(zhuǎn)換時(shí)使用，在測量間隙關(guān)閉ADS1244，減少整體功耗。還可結(jié)合自校準(zhǔn)功能，在喚醒后立即進(jìn)行校準(zhǔn)，補(bǔ)償溫度和電源電壓變化的影響。

三、應(yīng)用場景

（一）手持儀器

在手持儀器中，如便攜式萬用表、數(shù)據(jù)采集器等，對分辨率和功耗要求較高。ADS1244的高分辨率可確保測量的準(zhǔn)確性，低功耗特性則能延長電池續(xù)航時(shí)間，滿足手持設(shè)備的使用需求。

（二）便攜式醫(yī)療設(shè)備

便攜式醫(yī)療設(shè)備，如血糖儀、血壓計(jì)等，需要高精度的測量和低功耗設(shè)計(jì)。ADS1244能夠提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果，同時(shí)其睡眠模式可在不使用時(shí)降低功耗，延長設(shè)備的使用時(shí)間。

（三）工業(yè)過程控制

在工業(yè)過程控制中，需要對各種模擬信號進(jìn)行精確測量和控制。ADS1244的高分辨率和良好的抗干擾性能，可確保在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中準(zhǔn)確測量信號，為工業(yè)自動(dòng)化提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（四）稱重系統(tǒng)

在稱重系統(tǒng)中，ADS1244可與差分增益放大器和低通濾波器配合使用，對負(fù)載傳感器的輸出信號進(jìn)行放大和濾波，提高測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

四、使用要點(diǎn)

（一）輸入信號處理

ADS1244可接受差分輸入信號，也可測量單極性信號。測量單極性信號時(shí)，將負(fù)輸入（AINN）接地，輸入信號連接到正輸入（AINP），但此時(shí)僅使用轉(zhuǎn)換器滿量程范圍的一半。為保護(hù)輸入ESD二極管，輸入引腳電壓應(yīng)保持在GND - 100mV至AVDD + 100mV之間。

（二）時(shí)鐘輸入

推薦的CLK頻率為2.4576MHz，可將數(shù)字濾波器的陷波設(shè)置在50Hz和60Hz，并將數(shù)據(jù)速率設(shè)置為15SPS。CLK頻率可提高以加快數(shù)據(jù)速率，但陷波頻率也會(huì)相應(yīng)移動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)CLK必須保持運(yùn)行，睡眠模式下可關(guān)閉以節(jié)省功耗。為獲得最佳模擬性能，應(yīng)盡量減少CLK的過沖和下沖，可在CLK串聯(lián)一個(gè)10Ω至100Ω的小電阻。

（三）數(shù)據(jù)檢索與校準(zhǔn)

數(shù)據(jù)檢索時(shí)，需等待DRDY/DOUT變低，然后通過SCLK移出數(shù)據(jù)。為避免DRDY/DOUT保持在最后一位狀態(tài)，可發(fā)送一個(gè)額外的SCLK將其置高。自校準(zhǔn)可在任何時(shí)間啟動(dòng)，校準(zhǔn)完成后DRDY/DOUT變低表示新數(shù)據(jù)就緒。

（四）睡眠模式與單轉(zhuǎn)換操作

睡眠模式可通過在DRDY/DOUT變低后保持SCLK高電平進(jìn)入，退出睡眠模式時(shí)將SCLK置低。單次轉(zhuǎn)換時(shí)，可利用睡眠模式啟動(dòng)和停止ADS1244，在轉(zhuǎn)換間隙關(guān)閉設(shè)備以降低功耗。

（五）單電源操作

ADS1244可采用單電源供電，如將AVDD和DVDD連接在一起。可通過選擇合適的外部電阻R1來設(shè)置DVDD的電壓，但需確保DVDD在1.8V至3.6V之間。同時(shí)，在AVDD和DVDD兩端使用0.1μF電容進(jìn)行旁路。

五、總結(jié)

ADS1244是一款性能卓越的低功耗24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有高分辨率、低功耗、良好的抗干擾性能和豐富的功能。在手持儀器、便攜式醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)過程控制和稱重系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，可充分考慮ADS1244的特性，以實(shí)現(xiàn)高精度、低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

大家在使用ADS1244的過程中遇到過哪些問題？或者對它的應(yīng)用有什么獨(dú)特的見解？歡迎在評論區(qū)留言分享！