ZHCSPF7B March   2023  – April 2024 ADS127L21

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1  绝对最大额定值
    2. 5.2  ESD 等级
    3. 5.3  建议运行条件
    4. 5.4  热性能信息
    5. 5.5  电气特性
    6. 5.6  时序要求 (1.65V ≤ IOVDD ≤ 2V)
    7. 5.7  开关特性 (1.65V ≤ IOVDD ≤ 2V)
    8. 5.8  时序要求 (2V < IOVDD ≤ 5.5V)
    9. 5.9  开关特性 (2V < IOVDD ≤ 5.5V)
    10. 5.10 时序图
    11. 5.11 典型特性
  7. 6 参数测量信息
    1. 6.1  偏移误差测量
    2. 6.2  温漂测量
    3. 6.3  增益误差测量
    4. 6.4  增益漂移测量
    5. 6.5  NMRR 测量
    6. 6.6  CMRR 测量
    7. 6.7  PSRR 测量
    8. 6.8  SNR 测量
    9. 6.9  INL 误差测量
    10. 6.10 THD 测量
    11. 6.11 IMD 测量
    12. 6.12 SFDR 测量
    13. 6.13 噪声性能
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 模拟输入（AINP、AINN）
        1. 7.3.1.1 输入范围
      2. 7.3.2 基准电压（REFP、REFN）
        1. 7.3.2.1 基准电压范围
      3. 7.3.3 时钟运行
        1. 7.3.3.1 内部振荡器
        2. 7.3.3.2 外部时钟
      4. 7.3.4 调制器
      5. 7.3.5 数字滤波器
        1. 7.3.5.1 宽带滤波器
          1. 7.3.5.1.1 宽带滤波器选项
          2. 7.3.5.1.2 Sinc5 滤波器级
          3. 7.3.5.1.3 FIR1 滤波器级
          4. 7.3.5.1.4 FIR2 滤波器级
          5. 7.3.5.1.5 FIR3 滤波器级
          6. 7.3.5.1.6 FIR3 默认系数
          7. 7.3.5.1.7 IIR 滤波器级
            1. 7.3.5.1.7.1 IIR 滤波器稳定性
        2. 7.3.5.2 低延时滤波器 (Sinc)
          1. 7.3.5.2.1 Sinc3 和 Sinc4 滤波器
          2. 7.3.5.2.2 Sinc3 + Sinc1 和 Sinc4 + Sinc1 级联滤波器
      6. 7.3.6 电源
        1. 7.3.6.1 AVDD1 和 AVSS
        2. 7.3.6.2 AVDD2
        3. 7.3.6.3 IOVDD
        4. 7.3.6.4 上电复位 (POR)
        5. 7.3.6.5 CAPA 和 CAPD
      7. 7.3.7 VCM 输出电压
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 速度模式
      2. 7.4.2 空闲模式
      3. 7.4.3 待机模式
      4. 7.4.4 断电模式
      5. 7.4.5 复位
        1. 7.4.5.1 RESET 引脚
        2. 7.4.5.2 通过 SPI 寄存器写入进行复位
        3. 7.4.5.3 通过 SPI 输入模式进行复位
      6. 7.4.6 同步
        1. 7.4.6.1 同步控制模式
        2. 7.4.6.2 启动/停止控制模式
        3. 7.4.6.3 单次触发控制模式
      7. 7.4.7 转换开始延迟时间
      8. 7.4.8 Calibration
        1. 7.4.8.1 OFFSET2、OFFSET1、OFFSET0 校准寄存器（地址 0Ch、0Dh、0Eh）
        2. 7.4.8.2 GAIN2、GAIN1、GAIN0 校准寄存器（地址 0Fh、10h、11h）
        3. 7.4.8.3 校准过程
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 串行接口 (SPI)
        1. 7.5.1.1  片选 (CS)
        2. 7.5.1.2  串行时钟 (SCLK)
        3. 7.5.1.3  串行数据输入 (SDI)
        4. 7.5.1.4  串行数据输出/数据就绪 (SDO/DRDY)
        5. 7.5.1.5  SPI 帧
        6. 7.5.1.6  全双工操作
        7. 7.5.1.7  设备命令
          1. 7.5.1.7.1 无操作
          2. 7.5.1.7.2 读取寄存器命令
          3. 7.5.1.7.3 写入寄存器命令
        8. 7.5.1.8  读取转换数据
          1. 7.5.1.8.1 转换数据
          2. 7.5.1.8.2 数据就绪
            1. 7.5.1.8.2.1 DRDY
            2. 7.5.1.8.2.2 SDO/DRDY
            3. 7.5.1.8.2.3 DRDY 位
            4. 7.5.1.8.2.4 时钟计数
          3. 7.5.1.8.3 STATUS 字节
        9. 7.5.1.9  菊花链运行
        10. 7.5.1.10 3 线 SPI 模式
          1. 7.5.1.10.1 3 线 SPI 模式帧复位
        11. 7.5.1.11 SPI CRC
      2. 7.5.2 寄存器存储器 CRC
        1. 7.5.2.1 主程序存储器 CRC
        2. 7.5.2.2 FIR 滤波器系数 CRC
        3. 7.5.2.3 IIR 滤波器系数 CRC
  9. 8 寄存器映射
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 SPI 操作
      2. 9.1.2 输入驱动器
      3. 9.1.3 抗混叠滤波器
      4. 9.1.4 基准电压
      5. 9.1.5 同步采样系统
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 A 加权滤波器设计
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计过程
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 PGA855 可编程增益放大器
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计过程
        3. 9.2.2.3 应用曲线
      3. 9.2.3 THS4551 抗混叠滤波器设计
        1. 9.2.3.1 设计要求
        2. 9.2.3.2 详细设计过程
        3. 9.2.3.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 文档支持
      1. 10.1.1 相关文档
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 静电放电警告
    6. 10.6 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

6.13 噪声性能

ADC 提供四种运行速度模式，从而在 ADC 分辨率、功耗和信号带宽之间作出权衡。这些模式是最大速度、高速、中速和低速模式，器件功耗按降序排列。宽带滤波器提供高达 512kSPS（最大速度模式）、400kSPS（高速模式）、200kSPS（中速模式）和 50kSPS（低速模式）的数据速率。也可以从中间 FIR1 或 FIR2 级的部分滤波器访问数据，从而减少滤波器延时。

低延时 sinc4 滤波器提供高达 1.365MSPS（最大速度模式）、1.066MSPS（高速模式）、533kSPS（中速模式）和 133kSPS（低速模式）的数据速率。

可编程过采样率 (OSR) 决定了输出数据速率和信号带宽，因而影响了总噪声性能。增大 OSR 可对调制器的更多样本取平均值来产生一个转换结果，从而降低信号带宽和总噪声。

表 7-12 至表 6-5 汇总了滤波器的噪声性能。指定的噪声性能是在 1 倍输入范围和 4.096V 基准电压下的值。相比之下，将基准电压降至 2.5V 会将动态范围减小 4dB（典型值）。与 4.096V 基准电压和 1 倍输入范围相比，以 2.5V 基准电压和 2 倍输入范围运行可将动态范围降低 3dB（典型值）。

噪声数据是输入短接并偏置到 1/2 Vs 电压时转换数据的标准偏差 (rms) 结果。噪声数据代表 TA = 25°C 时的典型性能。至少应使用 1000 次或 10 秒的连续转换（以先到者为准）数据来测量 RMS 噪声 (en)。由于噪声具有随机性质，所以重复的噪声测量可能会产生更高或更低的噪声结果。

方程式 13 将 RMS 噪声转换为动态范围。方程式 25 将 RMS 噪声转换为有效分辨率。

方程式 13. Dynamic Range (dB) = 20 · log10[FSR / (2 · √2 · en)]
方程式 14. Effective Resolution (bits) = log2(FSR / en)

其中：

  • FSR = 2 · VREF（1 倍输入范围）
  • FSR = 4 · VREF（2 倍输入范围）
  • en = 噪声电压 (RMS)

在评估 ADC 噪声性能时，请考虑外部缓冲器和放大器噪声对总噪声性能的影响。通过选择输入多路复用器的输入短路测试连接，对 ADC 的噪声性能进行放大器隔离评估。

表 6-1 宽带滤波器噪声性能（VREF = 4.096V，1 倍输入范围）
模式 fCLK
(MHz)		 OSR 数据速率
(kSPS)		 噪声
(en，µVRMS)		 动态范围
(dB)		 有效分辨率
（位）
最大速度 32.768 32 512 11.1 108.3 19.5
高速 25.6 400 10.9 108.5 19.5
中速 12.8 200 10.6 108.7 19.6
低速 3.2 50 10.4 108.9 19.6
最大速度 32.768 64 256 7.64 111.6 20.0
高速 25.6 200 7.50 111.7 20.1
中速 12.8 100 7.30 112.0 20.1
低速 3.2 25 7.14 112.2 20.1
最大速度 32.768 128 128 5.34 114.7 20.5
高速 25.6 100 5.25 114.8 20.6
中速 12.8 50 5.07 115.1 20.6
低速 3.2 12.5 4.97 115.3 20.7
最大速度 32.768 256 64 3.79 117.7 21.0
高速 25.6 50 3.72 117.8 21.1
中速 12.8 25 3.58 118.2 21.1
低速 3.2 6.25 3.53 118.3 21.1
最大速度 32.768 512 32 2.71 120.6 21.5
高速 25.6 25 2.67 120.7 21.5
中速 12.8 12.5 2.54 121.2 21.6
低速 3.2 3.125 2.47 121.4 21.7
最大速度 32.768 1024 16 1.88 123.8 22.1
高速 25.6 12.5 1.87 123.8 22.1
中速 12.8 6.25 1.82 124.0 22.1
低速 3.2 1.5625 1.76 124.3 22.2
最大速度 32.768 2048 8 1.34 126.7 22.5
高速 25.6 6.25 1.32 126.8 22.5
中速 12.8 3.125 1.29 127.0 22.6
低速 3.2 0.78125 1.25 127.3 22.6
最大速度 32.768 4096 4 0.96 129.6 23.0
高速 25.6 3.125 0.95 129.7 23.0
中速 12.8 1.5625 0.93 129.9 23.1
低速 3.2 0.390625 0.89 130.3 23.1
表 6-2 Sinc3 和 Sinc4 滤波器噪声性能（VREF = 4.096V，1 倍输入范围）
模式 fCLK
(MHz)		 OSR 数据速率
(kSPS)		 噪声
(en，µVRMS)(1)		 动态范围
(dB)		 有效分辨率（位）
SINC3 SINC4 SINC3 SINC4 SINC3 SINC4
最大速度 32.768 12 1365.3 239 66.8 81.7 92.7 15.1 16.9
高速 25.6 1066.6 235 66.6 81.8 92.8 15.1 16.9
中速 12.8 533.3 235 63.8 81.8 93.1 15.1 17.0
低速 3.2 133.33 232 63.1 81.9 93.2 15.1 17.0
最大速度 32.768 16 1024 99.9 24.8 89.2 101.3 16.3 18.3
高速 25.6 800 99.6 24.5 89.3 101.5 16.3 18.4
中速 12.8 400 98.9 24.5 89.3 101.5 16.3 18.4
低速 3.2 100 96.0 24.3 89.6 101.5 16.4 18.4
最大速度 32.768 24 682.67 31.1 10.8 99.4 108.6 18.0 19.5
高速 25.6 533.3 31.0 10.3 99.4 108.9 18.0 19.6
中速 12.8 266.67 30.8 10.1 99.5 109.2 18.0 19.6
低速 3.2 66.67 30.7 9.96 99.5 109.3 18.0 19.6
最大速度 32.768 32 512 15.2 8.24 105.6 110.9 19.0 19.9
高速 25.6 400 15.0 8.07 105.7 111.1 19.1 20.0
中速 12.8 200 14.8 7.88 105.8 111.3 19.1 20.0
低速 3.2 50 14.7 7.76 105.9 111.4 19.1 20.0
最大速度 32.768 64 256 6.20 5.71 113.4 114.1 20.3 20.5
高速 25.6 200 6.15 5.53 113.5 114.4 20.3 20.5
中速 12.8 100 5.98 5.42 113.7 114.6 20.4 20.5
低速 3.2 25 5.78 5.24 114.0 114.9 20.4 20.6
最大速度 32.768 128 128 4.21 3.98 116.8 117.2 20.9 21.0
高速 25.6 100 4.16 3.89 116.9 117.4 20.9 21.0
中速 12.8 50 4.10 3.75 117.0 117.8 20.9 21.1
低速 3.2 12.5 3.99 3.72 117.2 117.8 21.0 21.1
中速 12.8 167 38.323 3.56 3.39 118.2 118.6 21.1 21.2
最大速度 32.768 256 64 2.99 2.78 119.7 120.4 21.4 21.5
高速 25.6 50 2.95 2.74 119.8 120.5 21.4 21.5
中速 12.8 25 2.87 2.69 120.1 120.6 21.4 21.5
低速 3.2 6.25 2.81 2.61 120.3 120.9 21.5 21.6
最大速度 32.768 333 49.201 2.67 2.50 120.7 121.3 21.5 21.6
高速 25.6 38.438 2.59 2.46 121.0 121.4 21.6 21.7
中速 12.8 19.219 2.53 2.43 121.2 121.5 21.6 21.7
低速 3.2 4.804 2.46 2.33 121.4 121.9 21.7 21.7
最大速度 32.768 512 32 2.11 1.98 122.8 123.3 21.9 22.0
高速 25.6 25 2.09 1.93 122.8 123.5 21.9 22.0
中速 12.8 12.5 2.01 1.88 123.2 123.8 22.0 22.1
低速 3.2 3.125 1.96 1.67 123.4 124.8 22.0 22.2
最大速度 32.768 667 24.564 1.90 1.77 123.7 124.3 22.0 22.1
高速 25.6 19.19 1.86 1.75 123.8 124.4 22.1 22.2
中速 12.8 9.595 1.82 1.67 124.0 124.8 22.1 22.2
低速 3.2 2.39 1.77 1.65 124.3 124.9 22.1 22.2
最大速度 32.768 1024 16 1.50 1.41 125.7 126.3 22.4 22.5
高速 25.6 12.5 1.47 1.40 125.9 126.3 22.4 22.5
中速 12.8 6.25 1.43 1.34 126.1 126.7 22.4 22.5
低速 3.2 1.56 1.42 1.31 126.2 126.9 22.5 22.6
最大速度 32.768 1333 12.291 1.36 1.25 126.6 127.3 22.5 22.6
高速 25.6 9.602 1.34 1.23 126.7 127.4 22.5 22.7
中速 12.8 4.801 1.29 1.19 127.0 127.7 22.6 22.7
低速 3.2 1.2 1.24 1.17 127.4 127.9 22.7 22.7
最大速度 32.768 2048 8 1.06 1.00 128.7 129.2 22.9 23.0
高速 25.6 6.25 1.05 0.995 128.8 129.3 22.9 23.0
中速 12.8 3.125 1.02 0.952 129.1 129.7 22.9 23.0
低速 3.2 0.78 0.969 0.935 129.5 129.8 23.0 23.1
最大速度 32.768 2667 6.143 0.967 0.890 129.5 130.3 23.0 23.1
高速 25.6 4.799 0.949 0.858 129.7 130.6 23.0 23.2
中速 12.8 2.4 0.913 0.867 130.0 130.5 23.1 23.2
低速 3.2 0.6 0.914 0.844 130.0 130.7 23.1 23.2
最大速度 32.768 4096 4 0.751 0.710 131.7 132.2 23.4 23.5
高速 25.6 3.125 0.752 0.709 131.7 132.2 23.4 23.5
中速 12.8 1.563 0.725 0.681 132.0 132.6 23.4 23.5
低速 3.2 0.39 0.709 0.649 132.2 133.0 23.5 23.6
最大速度 32.768 5333 3.072 0.697 0.630 132.4 133.3 23.5 23.6
高速 25.6 2.4 0.676 0.626 132.6 133.3 23.5 23.6
低速 3.2 0.3 0.661 0.604 132.8 133.6 23.6 23.7
中速 12.8 13333 0.437 0.410 0.60 136.3 137.0 24.2 24.3
中速 12.8 16000 0.400 0.392 0.356 137.4 138.2 24.3 24.5
最大速度 32.768 26667 0.614 0.335 0.320 138.7 139.4 24.5 24.6
高速 25.6 0.480 0.330 0.311 138.9 139.1 24.6 24.7
低速 3.2 0.06 0.316 0.290 139.2 140.0 24.7 24.8
最大速度 32.768 32000 0.512 0.309 0.303 139.4 139.6 24.7 24.7
高速 25.6 0.4 0.306 0.294 139.5 139.9 24.7 24.7
低速 3.2 0.05 0.290 0.275 140.0 140.5 24.8 24.8
中速 12.8 48000 0.133 0.251 0.274 141.2 140.5 25.0 24.8
中速 12.8 80000 0.08 0.233 0.208 141.9 142.9 25.1 25.2
最大速度 32.768 96000 0.17067 0.238 0.202 141.7 143.1 25.0 25.3
高速 25.6 0.133 0.186 0.250 143.8 141.3 25.4 25.0
低速 3.2 0.0167 0.245 0.207 141.5 142.9 25.0 25.2
最大速度 32.768 160000 0.102 0.243 0.243 141.5 141.5 25.0 25.0
高速 25.6 0.08 0.232 0.242 141.9 141.6 25.1 25.0
低速 3.2 0.01 0.243 0.177 141.5 144.3 25.0 25.5
(1) 由于 24 位量化限制，高 OSR 值会产生不同的噪声结果：4.096 V / 223 = 0.488μV / 代码。
表 6-3 Sinc3 + Sinc1 和 Sinc4 + Sinc1 滤波器噪声性能（VREF = 4.096V，1 倍输入范围）
模式 fCLK
(MHz)		 OSR
 数据速率
(SPS)		 噪声
(en，µVRMS)(1)		 动态范围
(dB)		 有效分辨率（位）
中速 12.8 13333 480 0.573 134.1 23.8
中速 12.8 16000 400 0.533 134.7 23.9
最大速度 32.768 26656 614 0.419 136.8 24.2
高速 25.6 480 0.416 136.9 24.2
低速 3.2 60 0.413 136.9 24.2
最大速度 32.768 32000 512 0.409 137.0 24.3
高速 25.6 400 0.387 137.5 24.3
低速 3.2 50 0.362 138.1 24.4
中速 12.8 48000 133 0.321 139.1 24.6
中速 12.8 80000 80 0.274 140.5 24.8
最大速度 32.768 96000 170.6 0.254 141.1 24.9
高速 25.6 133 0.256 141.1 24.9
低速 3.2 16.7 0.251 141.2 25.0
最大速度 32.768 160000 102.44 0.202 143.1 25.3
高速 25.6 80 0.187 143.8 25.4
低速 3.2 10 0.201 143.2 25.3
(1) 由于 24 位量化限制，高 OSR 值会产生不同的噪声结果：4.096V / 223 = 0.488μV / 代码。Sinc3 + sinc1 和 sinc4 + sinc1 滤波器产生相同的噪声性能。
表 6-4 FIR1 滤波器噪声性能（VREF = 4.096V，1 倍输入范围）
模式 fCLK
(MHz)		 OSR 数据速率
(kSPS)		 噪声
(en，µVRMS)		 动态范围
(dB)		 有效分辨率
（位）
最大速度 32.768 8 2048 641 73.1 13.6
高速 25.6 1600 648 73.0 13.6
中速 12.8 800 662 72.8 13.6
低速 3.2 200 681 72.6 13.6
最大速度 32.768 16 1024 93.0 89.9 16.4
高速 25.6 800 94.8 89.7 16.4
中速 12.8 400 99.9 89.2 16.3
低速 3.2 100 105 88.8 16.2
最大速度 32.768 32 512 11.0 108.4 19.5
高速 25.6 400 10.8 108.6 19.5
中速 12.8 200 10.5 108.8 19.6
低速 3.2 50 10.3 109.0 19.6
最大速度 32.768 64 256 7.44 111.8 20.1
高速 25.6 200 7.30 112.0 20.1
中速 12.8 100 7.09 112.2 20.1
低速 3.2 25 6.93 112.4 20.2
最大速度 32.768 128 128 5.20 114.9 20.6
高速 25.6 100 5.10 115.1 20.6
中速 12.8 50 4.93 115.4 20.7
低速 3.2 12.5 4.82 115.6 20.7
最大速度 32.768 256 64 3.69 117.9 21.1
高速 25.6 50 3.63 118.0 21.1
中速 12.8 25 3.48 118.4 21.2
低速 3.2 6.25 3.39 118.6 21.2
最大速度 32.768 512 32 2.64 120.8 21.6
高速 25.6 25 2.62 120.9 21.6
中速 12.8 12.5 2.47 121.4 21.7
低速 3.2 3.125 1.27 127.1 22.6
最大速度 32.768 1024 16 1.94 123.5 22.0
高速 25.6 12.5 1.90 123.6 22.0
中速 12.8 6.25 1.76 124.3 22.2
低速 3.2 1.5625 0.886 130.3 23.1
表 6-5 FIR2 滤波器性能（VREF = 4.096V，1 倍输入范围）
模式 fCLK
(MHz)		 OSR 数据速率
(kSPS)		 噪声
(en，µVRMS)		 动态范围
(dB)		 有效分辨率
（位）
最大速度 32.768 16 1024 51.0 95.1 17.3
高速 25.6 800 51.0 95.1 17.3
中速 12.8 400 50.3 95.2 17.3
低速 3.2 100 50.0 95.3 17.3
最大速度 32.768 32 512 11.6 108.0 19.4
高速 25.6 400 11.4 108.1 19.5
中速 12.8 200 11.1 108.3 19.5
低速 3.2 50 10.9 108.5 19.5
最大速度 32.768 64 256 7.85 111.3 20.0
高速 25.6 200 7.69 111.5 20.0
中速 12.8 100 7.47 111.8 21.1
低速 3.2 25 7.33 111.9 21.1
最大速度 32.768 128 128 5.47 114.5 20.5
高速 25.6 100 5.36 114.7 20.5
中速 12.8 50 5.18 114.9 20.6
低速 3.2 12.5 5.07 115.1 20.6
最大速度 32.768 256 64 3.86 117.5 21.0
高速 25.6 50 3.80 117.6 21.0
中速 12.8 25 3.66 118.0 21.1
低速 3.2 6.25 3.58 118.2 21.1
最大速度 32.768 512 32 2.79 120.3 21.5
高速 25.6 25 2.73 120.5 21.5
中速 12.8 12.5 2.59 121.0 21.6
低速 3.2 3.125 1.76 124.3 22.2
最大速度 32.768 1024 16 2.01 123.2 22.0
高速 25.6 12.5 1.99 123.3 22.0
中速 12.8 6.25 1.83 124.0 22.1
低速 3.2 1.5625 1.26 127.2 22.6
最大速度 32.768 2048 8 1.51 125.6 22.4
高速 25.6 6.25 1.48 125.8 22.4
中速 12.8 3.125 0.928 129.9 23.1
低速 3.2 0.78125 0.927 129.9 23.1
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