該ADS131M06是一款六通道、同步采樣、24 位、Δ-Σ （ΔΣ）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），具有寬動(dòng)態(tài)范圍、低功耗和能量測(cè)量特定功能，使該器件非常適合電能計(jì)量、功率計(jì)量和斷路器應(yīng)用。ADC輸入可以直接連接到電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)或電源變壓器以測(cè)量電壓，或連接到電流互感器或羅氏線圈以測(cè)量電流。
*附件：ads131m06.pdf

可以根據(jù)傳感器輸入獨(dú)立配置各個(gè)ADC通道。低噪聲、可編程增益放大器 （PGA） 提供 1 至 128 的增益范圍，以放大低電平信號(hào)。此外，該器件還集成了通道間相位校準(zhǔn)以及失調(diào)和增益校準(zhǔn)寄存器，以幫助消除信號(hào)鏈誤差。

器件中集成了低漂移的 1.2V 基準(zhǔn)電壓源，可減少印刷電路板 （PCB） 面積。數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出和寄存器映射上的可選循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC） 可保持通信完整性。

完整的模擬前端 （AFE） 采用 32 引腳 TQFP 封裝或無(wú)引腳 32 引腳 WQFN 封裝，額定工作溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

特性

• 6 個(gè)同時(shí)采樣差分輸入
• 可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá) 32 kSPS
• 可編程增益高達(dá) 128
• 噪音表現(xiàn)：
  • 增益 = 1， 4 kSPS 時(shí)的 102 dB 動(dòng)態(tài)范圍
  • 增益 = 64、4 kSPS 時(shí)的 80 dB 動(dòng)態(tài)范圍
• 總諧波失真：–100 dB
• 用于直接傳感器連接的高阻抗輸入：
  • 輸入阻抗 330kΩ，增益為 1、2 和 4
  • 輸入阻抗≥ 1MΩ，增益為8、16、32、64和128
• 可編程通道間相位延遲校準(zhǔn)：
  • 244 ns 分辨率，8.192 MHz f克金
• 電流檢測(cè)模式允許極低功耗的篡改檢測(cè)
• 快速啟動(dòng)：在電源斜坡后 0.5 ms 內(nèi)獲得第一個(gè)數(shù)據(jù)
• 集成負(fù)電荷泵允許輸入信號(hào)低于地
• 通道間串?dāng)_：–120 dB
• 低漂移內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
• 通信和寄存器映射上的循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC）
• 2.7V 至 3.6V 模擬和數(shù)字電源
• 低功耗：3V AVDD 和 DVDD 時(shí)為 4.9 mW
• 封裝：32引腳TQFP或32引腳WQFN
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

ADS131M06 是德州儀器推出的 6 通道同步采樣 24 位 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），核心優(yōu)勢(shì)為高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、低功耗及豐富校準(zhǔn)功能，專(zhuān)為電能計(jì)量、電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)、電池測(cè)試等對(duì)采樣精度和同步性要求嚴(yán)苛的工業(yè)場(chǎng)景設(shè)計(jì)。

核心參數(shù)與特性

1. 采樣與分辨率：6 通道同步采樣，24 位分辨率，可編程數(shù)據(jù)速率最高 32 kSPS（高分辨率模式）；支持高分辨率（HR）、低功耗（LP）、極低功耗（VLP）三種功率模式，靈活平衡性能與功耗。
2. 精度與動(dòng)態(tài)性能：積分非線性（INL）典型值 7.5 ppm FSR，總諧波失真（THD）低至 -100 dB；增益 1 時(shí)動(dòng)態(tài)范圍達(dá) 102 dB（4 kSPS），通道間串?dāng)_低至 -120 dB，信號(hào)完整性?xún)?yōu)異。
3. 增益與輸入特性：可編程增益放大器（PGA）支持 1/2/4/8/16/32/64/128 檔增益；輸入阻抗隨增益變化，增益≤4 時(shí)為 330 kΩ，增益≥8 時(shí)≥1 MΩ，支持直接連接傳感器。
4. 功耗與封裝：3 V 供電時(shí)功耗低至 4.9 mW（VLP 模式）；提供 32 引腳 TQFP（5mm×5mm）和 WQFN（4mm×4mm）兩種封裝，工作溫度范圍 -40°C 至 125°C，滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)需求。
5. 附加特性：集成 1.2 V 低漂移內(nèi)部參考（溫漂最大 20 ppm/°C），支持外部參考輸入；具備通道間相位校準(zhǔn)（244 ns 分辨率）、偏移 / 增益校準(zhǔn)功能，內(nèi)置 CRC 校驗(yàn)保障通信與寄存器完整性。

核心功能模塊

• 信號(hào)采樣鏈路：每通道含可編程增益放大器（PGA）、ΔΣ 調(diào)制器及數(shù)字抽取濾波器，支持 128-16384 檔過(guò)采樣率（OSR），可通過(guò)調(diào)整 OSR 優(yōu)化噪聲性能。
• 校準(zhǔn)與補(bǔ)償：支持通道間相位延遲校準(zhǔn)（±512 個(gè)調(diào)制器時(shí)鐘周期范圍），每通道獨(dú)立偏移校準(zhǔn)（OCAL）和增益校準(zhǔn)（GCAL）寄存器，可實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)誤差；全局?jǐn)夭Ｊ剑℅lobal-Chop）可降低偏移誤差與漂移。
• 時(shí)鐘與同步：支持外部時(shí)鐘輸入（CLKIN）或內(nèi)部晶振，調(diào)制器時(shí)鐘頻率為 CLKIN/2；SYNC/RESET 引腳可實(shí)現(xiàn)多器件同步采樣或硬件復(fù)位，滿(mǎn)足多通道擴(kuò)展需求。
• 通信與控制：采用 SPI 接口（支持 16/24/32 位數(shù)據(jù)寬度），含 DRDY 數(shù)據(jù)就緒引腳；支持 SPI 輸入 / 輸出 CRC 校驗(yàn)、寄存器映射 CRC 校驗(yàn)，提升通信可靠性；內(nèi)置電流檢測(cè)模式，適用于低功耗防篡改場(chǎng)景。
• 功能模式：除三種功率模式外，還支持待機(jī)模式（低功耗，保留寄存器配置）、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式（適合交流信號(hào)測(cè)量）、全局?jǐn)夭Ｊ剑ㄟm合直流高精度測(cè)量）。

應(yīng)用場(chǎng)景

適用于工商業(yè)電能表、斷路器、保護(hù)繼電器、電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀、電池測(cè)試設(shè)備、電池管理系統(tǒng)（BMS），可滿(mǎn)足電壓、電流同步采樣及功率、能量計(jì)算需求。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 接口配置：SPI 接口需配置為 CPOL=0、CPHA=1 模式，根據(jù)數(shù)據(jù)寬度需求選擇 16/24/32 位格式；DRDY 引腳可配置為推挽或開(kāi)漏輸出，需根據(jù)主機(jī)接口匹配上拉電阻。
2. 電源與時(shí)鐘：模擬電源（AVDD）和數(shù)字電源（DVDD）需分別供電，就近放置 1 μF 去耦電容；時(shí)鐘源需保證低抖動(dòng)，CLKIN 頻率需匹配所選功率模式（HR 模式推薦 8.192 MHz）。
3. 布局規(guī)范：模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，避免地環(huán)路；模擬信號(hào)線路與數(shù)字線路分開(kāi)布線，ADC 輸入端需添加 RC 抗混疊濾波器（推薦 1 kΩ 電阻 + 10 nF 電容）；TQFP/WQFN 封裝需注意散熱焊盤(pán)接地，提升熱性能。
4. 校準(zhǔn)與優(yōu)化：通過(guò)偏移 / 增益校準(zhǔn)寄存器修正系統(tǒng)誤差，利用相位校準(zhǔn)功能補(bǔ)償傳感器相位延遲；根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的 OSR 和功率模式，平衡采樣速率、噪聲與功耗。