該ADS127L21B是一款高精度、24位、Δ-Σ（Δσ）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），具有可編程數(shù)字濾波器。該數(shù)字濾波器使用寬帶濾波器的數(shù)據(jù)速率高達(dá) 512kSPS，使用低延遲濾波器的數(shù)據(jù)速率高達(dá) 1365kSPS。該器件提供了交流性能和直流精度的完美組合，功耗低。

低漂移調(diào)制器實(shí)現(xiàn)了出色的直流精度，最大 0.8ppm INL（0°C 至 70°C），以及出色的交流性能和低寬帶噪聲。功耗可擴(kuò)展架構(gòu)具有四種速度模式，可優(yōu)化數(shù)據(jù)速率、分辨率和功耗。信號(hào)和基準(zhǔn)輸入緩沖器可減少驅(qū)動(dòng)器負(fù)載，從而提高精度。
*附件：ads127l21b.pdf

可編程無限和有限脈沖響應(yīng)（IIR 和 FIR）數(shù)字濾波器允許自定義濾波器配置文件，例如 A 加權(quán)補(bǔ)償和頻率陷波濾波器。寬帶或低延遲濾波器選項(xiàng)可在一臺(tái)器件中優(yōu)化交流信號(hào)性能或直流信號(hào)的數(shù)據(jù)吞吐量。

串行接口具有菊花鏈功能，可減少隔離柵上的信號(hào)線數(shù)量。SPI輸入數(shù)據(jù)和寄存器存儲(chǔ)器內(nèi)容通過循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）進(jìn)行驗(yàn)證，以提高運(yùn)行可靠性。

小型 3mm × 3mm WQFN 封裝專為空間有限的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該器件完全額定工作在–40°C至+125°C溫度范圍內(nèi)，并且與ADS127L21引腳兼容。

特性

• 具有直流精度的交流性能：
  • 動(dòng)態(tài)范圍 （200kSPS）：111.5dB（典型值）
  • INL：0.2ppm 的 FSR（典型值）
  • 總諧波差：–125dB（典型值）
  • 失調(diào)漂移：50nV/°C（典型值）
  • 增益漂移：0.5ppm/°C（典型值）
• 功率可擴(kuò)展速度模式：
  • 最大速度：512kSPS（典型值 33mW）
  • 高速：400kSPS（典型值為 26mW）
  • 中速：200kSPS（典型值 14mW）
  • 低速：50kSPS（典型值 4.3mW）
• 寬帶或低延遲濾波器模式
• 可編程數(shù)據(jù)速率：
  • 寬帶濾波器模式：512kSPS
  • 低延遲濾波模式：1.365MSPS
• 可編程 IIR 和 FIR 數(shù)字濾波器
• 緩沖輸入
  • 1.5μA典型輸入電流，中速模式
• 輸入范圍：±VREF 或 ±2VREF
• 內(nèi)部或外部時(shí)鐘作
• 轉(zhuǎn)換延遲（低延遲過濾器）：3μs

參數(shù)

方框圖

一、核心特性

1. 性能指標(biāo)

• AC 與 DC 精度 ：動(dòng)態(tài)范圍（200kSPS 時(shí)）典型值 111.5dB，積分非線性（INL）典型值 0.2ppm FSR，總諧波失真（THD）典型值 - 125dB；溫漂特性優(yōu)異，失調(diào)漂移典型值 50nV/°C，增益漂移典型值 0.5ppm/°C。

• 速度與功耗平衡 ：支持 4 種功耗可擴(kuò)展速度模式，兼顧數(shù)據(jù)率與功耗需求，具體參數(shù)如下：

  速度模式	最大數(shù)據(jù)率	典型功耗
  最高速（Max）	512kSPS	33mW
  高速（High）	400kSPS	26mW
  中速（Mid）	200kSPS	14mW
  低速（Low）	50kSPS	4.3mW

• 濾波靈活性 ：提供寬帶（Wideband）和低延遲（Low-latency）兩種濾波模式，支持可編程 IIR/FIR 數(shù)字濾波器（如 A 加權(quán)補(bǔ)償、陷波濾波）；低延遲模式下數(shù)據(jù)率最高 1.365MSPS，轉(zhuǎn)換延遲僅 3μs。

• 輸入特性 ：帶緩沖的差分輸入，中速模式下輸入電流典型值 1.5μA；輸入范圍可配置為 ±V_REF 或 ±2V_REF，支持內(nèi) / 外部時(shí)鐘操作。

2. 功能安全與可靠性

• 具備功能安全能力，提供相關(guān)文檔支持安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
• SPI 接口支持菊花鏈模式，減少隔離屏障下的信號(hào)線數(shù)量；SPI 輸入數(shù)據(jù)與寄存器內(nèi)容通過循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）驗(yàn)證，提升運(yùn)行可靠性。

二、封裝與引腳

1. 封裝規(guī)格

• 采用 3mm×3mm 20 引腳 WQFN（RUK 封裝），適用于空間受限場景，工作溫度范圍 - 40°C 至 + 125°C，與 ADS127L21 引腳兼容。

2. 關(guān)鍵引腳功能

三、電氣規(guī)格

1. 電源與電壓

• 模擬電源（AVDD1）：最高速 / 高速模式 4.5-5.5V，中速模式 3-5.5V，低速模式 2.85-5.5V；AVDD2 為 1.74-5.5V。
• 數(shù)字電源（IOVDD）：1.65-5.5V，內(nèi)部穩(wěn)壓至 1.35V 供數(shù)字核心。
• 參考電壓：低參考范圍 0.5-2.75V，高參考范圍 1V 至 AVDD1-AVSS（高參考范圍強(qiáng)制輸入范圍為 1x）。

2. 輸入與噪聲

• 輸入電流：緩沖開啟時(shí)，中速模式 ±1.5μA，低速模式 ±0.4μA；緩沖關(guān)閉時(shí)隨速度模式變化（如最高速模式 125μA/V）。
• 噪聲性能：寬帶濾波器下，最高速模式（OSR=32）噪聲 11.1μV RMS，動(dòng)態(tài)范圍 108.3dB；Sinc4 濾波器（OSR=64）噪聲 5.71μV RMS，動(dòng)態(tài)范圍 114.1dB。

四、工作模式與控制

1. 速度模式

通過SPEED_MODE[1:0]寄存器配置 4 種模式，對(duì)應(yīng)不同時(shí)鐘頻率（最高速 32.768MHz，低速 3.2MHz），需匹配外部時(shí)鐘或內(nèi)部振蕩器（僅支持 DC 信號(hào)，固定 25.6MHz）。

2. 濾波模式

• 寬帶濾波器 ：含預(yù)設(shè) / 可編程 FIR（128 抽頭）+4 階 IIR，支持自定義濾波（高通、帶通等），-0.1dB 帶寬 0.4125×f_DATA，-3dB 帶寬 0.4374×f_DATA，適合 AC 信號(hào)。
• 低延遲濾波器 ：Sinc3/Sinc4 + 可選 Sinc1 級(jí)聯(lián)， latency 最短 3μs，適合 DC 信號(hào)或控制環(huán)路；支持 OSR 編程（12-4096），數(shù)據(jù)率最高 1.365MSPS。

3. 同步與校準(zhǔn)

• 同步模式 ：支持同步控制（連續(xù)轉(zhuǎn)換，START 同步）、啟動(dòng) / 停止控制（門控轉(zhuǎn)換）、單觸發(fā)控制（單次轉(zhuǎn)換）。
• 校準(zhǔn)功能 ：24 位偏移（OFFSET）與增益（GAIN）校準(zhǔn)寄存器，偏移校準(zhǔn)用補(bǔ)碼，增益校準(zhǔn)用無符號(hào)二進(jìn)制（歸一化 400000h 為 1 倍增益）。

五、接口與通信

1. SPI 接口

• 兼容 SPI 模式 1（CPOL=0，CPHA=1），支持全雙工、菊花鏈（多 ADC 級(jí)聯(lián)減少 SPI 引腳）。
• 幀格式：數(shù)據(jù)分辨率 16/24 位，可選 STATUS 頭（狀態(tài)信息）、CRC 字節(jié)（8 位 CRC-8-ATM，F(xiàn)IR 系數(shù)用 16 位 CRC-16-IBM），幀長 16-40 位（依配置）。
• 命令集：讀寄存器（40h + 地址）、寫寄存器（80h + 地址）、無操作（00h 00h）、復(fù)位（01011000b 寫入 CONTROL 寄存器）。

2. 數(shù)據(jù)就緒與復(fù)位

• DRDY 引腳（或 SDO/DRDY 二合一）低電平指示數(shù)據(jù)就緒，讀取時(shí)在 SCLK 驅(qū)動(dòng)下輸出數(shù)據(jù)。
• 復(fù)位方式：RESET 引腳（低電平 4 個(gè) CLK 周期）、SPI 命令（寫復(fù)位 pattern）、上電復(fù)位（POR）。

六、寄存器配置

核心寄存器功能如下，地址 00h-17h，關(guān)鍵寄存器包括：

七、應(yīng)用場景與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用

• 測試測量 ：數(shù)據(jù)采集（DAQ）、數(shù)字萬用表（高精度 DC/AC 測量）。
• 工業(yè)自動(dòng)化 ：振動(dòng)監(jiān)測（高動(dòng)態(tài)范圍 + 低噪聲）、狀態(tài)控制。
• 醫(yī)療 ：多普勒超聲（低延遲 + 寬帶濾波）。
• 電網(wǎng) ：電能質(zhì)量分析儀（高線性度 + 50/60Hz 抑制）。

2. 設(shè)計(jì)建議

• 電源濾波 ：AVDD1/AVDD2/IOVDD 需并聯(lián) 1μF+0.1μF 電容（靠近引腳），CAPA（模擬穩(wěn)壓輸出）、CAPD（數(shù)字穩(wěn)壓輸出）各并聯(lián) 1μF 電容。
• 輸入驅(qū)動(dòng) ：啟用輸入緩沖（AINP_BUF/AINN_BUF）降低外部驅(qū)動(dòng)要求，長距離信號(hào)需緩沖；建議差分輸入匹配布線（減少噪聲耦合）。
• 抗混疊濾波 ：根據(jù) OSR 選擇濾波器階數(shù)（如 OSR=32 需 4 階濾波器，12.8MHz 時(shí)衰減 90dB），推薦使用 THS4551（全差分放大器）設(shè)計(jì)有源濾波。
• PCB 布局 ：4 層板（內(nèi)部分別為地、電源平面），模擬 / 數(shù)字地單點(diǎn)連接（ADC 處），參考電壓靠近 ADC 并獨(dú)立濾波。