ZHCSBH5C May   2013  – August 2016 ADS1220

PRODUCTION DATA.  

  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 引脚配置和功能
  6. 6 技术规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 额定值
    3. 6.3 建议的工作条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 SPI 时序要求
    7. 6.7 SPI 开关特性
    8. 6.8 典型特性
  7. 7 参数测量信息
    1. 7.1 噪声性能
  8. 8 详细 说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能框图
    3. 8.3 特性 说明
      1. 8.3.1  多路复用器
      2. 8.3.2  低噪声 PGA
        1. 8.3.2.1 PGA 共模电压要求
        2. 8.3.2.2 旁路 PGA
      3. 8.3.3  调制器
      4. 8.3.4  数字滤波器
      5. 8.3.5  输出数据速率
      6. 8.3.6  电压基准
      7. 8.3.7  时钟源
      8. 8.3.8  激励电流源
      9. 8.3.9  低侧电源开关
      10. 8.3.10 传感器检测
      11. 8.3.11 系统监测
      12. 8.3.12 偏移校准
      13. 8.3.13 温度传感器
        1. 8.3.13.1 由温度转换为数字代码
          1. 8.3.13.1.1 对于正温度（例如 50°C）：
          2. 8.3.13.1.2 对于负温度（例如 -25°C）：
        2. 8.3.13.2 由数字代码转换为温度
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 上电和复位
      2. 8.4.2 转换模式
        1. 8.4.2.1 单次模式
        2. 8.4.2.2 连续转换模式
      3. 8.4.3 工作模式
        1. 8.4.3.1 正常模式
        2. 8.4.3.2 占空比模式
        3. 8.4.3.3 Turbo 模式
        4. 8.4.3.4 掉电模式
    5. 8.5 编程
      1. 8.5.1 串行接口
        1. 8.5.1.1 片选 (CS)
        2. 8.5.1.2 串行时钟 (SCLK)
        3. 8.5.1.3 数据就绪 (DRDY)
        4. 8.5.1.4 数据输入 (DIN)
        5. 8.5.1.5 数据输出与数据就绪 (DOUT/DRDY)
        6. 8.5.1.6 SPI 超时
      2. 8.5.2 数据格式
      3. 8.5.3 命令
        1. 8.5.3.1 RESET (0000 011x)
        2. 8.5.3.2 START/SYNC (0000 100x)
        3. 8.5.3.3 POWERDOWN (0000 001x)
        4. 8.5.3.4 RDATA (0001 xxxx)
        5. 8.5.3.5 RREG (0010 rrnn)
        6. 8.5.3.6 WREG (0100 rrnn)
      4. 8.5.4 读取数据
      5. 8.5.5 发送命令
      6. 8.5.6 连接多个器件
    6. 8.6 寄存器映射
      1. 8.6.1 配置寄存器
        1. 8.6.1.1 配置寄存器 0（偏移 = 00h）[复位 = 00h]
        2. 8.6.1.2 配置寄存器 1（偏移 = 01h）[复位 = 00h]
        3. 8.6.1.3 配置寄存器 2（偏移 = 02h）[复位 = 00h]
        4. 8.6.1.4 配置寄存器 3（偏移 = 03h）[复位 = 00h]
  9. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 串行接口连接
      2. 9.1.2 模拟输入滤波
      3. 9.1.3 外部基准和比例测量
      4. 9.1.4 设定合适的共模输入电压
      5. 9.1.5 未使用的输入和输出
      6. 9.1.6 伪代码示例
    2. 9.2 典型 应用
      1. 9.2.1 K 型热电偶测量（-200°C 至 +1250°C）
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计流程
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 三线制 RTD 测量（-200°C 至 +850°C）
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计流程
          1. 9.2.2.2.1 两线制和四线制 RTD 测量的设计变型
        3. 9.2.2.3 应用曲线
      3. 9.2.3 电阻桥式测量
        1. 9.2.3.1 设计要求
        2. 9.2.3.2 详细设计流程
  10. 10电源相关建议
    1. 10.1 电源排序
    2. 10.2 电源斜升速率
    3. 10.3 电源去耦
  11. 11布局布线
    1. 11.1 布局布线指南
    2. 11.2 布局示例
  12. 12器件和文档支持
    1. 12.1 文档支持
      1. 12.1.1 相关文档　
    2. 12.2 接收文档更新通知
    3. 12.3 社区资源
    4. 12.4 商标
    5. 12.5 静电放电警告
    6. 12.6 Glossary
  13. 13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 技术规格

6.1 绝对最大额定值(1)

最小值 最大值 单位
电源电压 AVDD 至 AVSS -0.3 7 V
DVDD 至 DGND -0.3 7 V
AVSS 至 DGND –2.8 0.3 V
模拟输入电压 AIN0/REFP1、AIN1、AIN2、AIN3/REFN1、REFP0、REFN0 AVSS – 0.3 AVDD + 0.3 V
数字输入电压 CS、SCLK、DIN、DOUT/DRDY、DRDY、CLK DGND – 0.3 DVDD + 0.3 V
输入电流 连续，除电源引脚外的任意引脚 –10 10 mA
温度 结温，TJ –40 150 °C
储存，Tstg –60 150 °C
(1) 超出绝对最大额定值下列出的应力值可能会对器件造成永久损坏。这些仅为在应力额定值下的工作情况，对于额定值下的器件的功能性操作以及在超出推荐的操作条件下的任何其它操作，在此并未说明。在绝对最大额定值条件下长时间运行会影响器件可靠性。

6.2 ESD 额定值

值 单位
V(ESD) 静电放电 人体放电模式 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1) ±2000 V
组件充电模式 (CDM)，符合 JEDEC 规范 JESD22-C101(2) ±500
(1) JEDEC 文档 JEP155 规定：500V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文档 JEP157 规定：250V CDM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。

6.3 建议的工作条件

在工作环境温度范围内（除非另外注明）
最小值 标称值 最大值 单位
电源
单极模拟电源 AVDD 至 AVSS 2.3 5.5 V
AVSS 至 DGND -0.1 0 0.1
双极模拟电源 AVDD 至 DGND 2.3 2.5 2.75 V
AVSS 至 DGND –2.75 -2.5 -2.3
数字电源 DVDD 至 DGND 2.3 5.5 V
模拟输入(1)
VIN 差分输入电压 VIN = V(AINP) – V(AINN)(2) –Vref / 增益 Vref / 增益 V
V(AINx) 绝对输入电压 PGA 禁用，增益 = 1 至 4 AVSS – 0.1 AVDD + 0.1 V
PGA 启用，增益 = 1 至 128 请参见低噪声 PGA 部分
VCM 共模输入电压 PGA 禁用，增益 = 1 至 4 AVSS – 0.1 AVDD + 0.1 V
PGA 启用，增益 = 1 至 128 请参见低噪声 PGA 部分
基准电压输入(3)
Vref 差分基准输入电压 Vref = V(REFPx) – V(REFNx) 0.75 2.5 AVDD V
V(REFNx) 绝对负基准电压 AVSS – 0.1 V(REFPx) – 0.75 V
V(REFPx) 绝对正基准电压 V(REFNx) + 0.75 AVDD + 0.1 V
外部时钟源
f(CLK) 外部时钟频率 0.5 4.096 4.5 MHz
占空比 40% 60%
数字输入
输入电压 DGND DVDD V
温度范围
TA 运行环境温度 –40 125 °C
(1) AINP 和 AINN 表示 PGA 的正负输入。AINx 表示提供的四个模拟输入之一。
PGA 禁用表示关闭并旁路低噪声 PGA。在这种情况下，仍支持增益值 1、2 和 4。
更多相关信息，请参见章节。
(2) 排除偏移和增益误差的影响。
当启用 PGA 时，限制为 ±[(AVDD – AVSS) – 0.4V] / 增益。
(3) REFPx 和 REFNx 表示提供的两个差分基准输入对之一。

6.4 热性能信息

热指标(1) ADS1220 单位
VQFN (RVA) TSSOP (PW)
16 引脚 16 引脚
RθJA 结至环境热阻 43.4 99.5 °C/W
RθJC(top) 结至外壳（顶部）热阻 47.3 35.2 °C/W
RθJB 结至电路板热阻 18.4 44.3 °C/W
ψJT 管结至顶部的特征参数 0.6 2.4 °C/W
ψJB 管结至电路板的特征参数 18.4 43.8 °C/W
RθJC(bot) 结至外壳（底部）热阻 2.0 不适用 °C/W
(1) 有关传统和新热指标的详细信息，请参见应用报告《IC 封装热指标》（文献编号：SPRA953）。

6.5 电气特性

最小和最大规范值适用于 TA = –40°C 至 +125°C 的温度范围。典型规范值在 TA = 25°C 下测定。
所有规范值均在 AVDD = 3.3V、AVSS = 0V、DVDD = 3.3V、PGA 启用、DR = 20SPS 以及外部 Vref = 2.5V 的情况下测定（除非另外注明）。(1)
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
模拟输入
绝对输入电流 请参见 典型特性
差分输入电流 请参见 典型特性
系统性能
分辨率（无代码丢失） 24 位
DR 数据传输速率 正常模式 20、45、90、175、330、600、1000 SPS
占空比模式 5、11.25、22.5、44、82.5、150、250
Turbo 模式 40、90、180、350、660、1200、2000
输入参考噪声 请参见噪声性能部分
INL 积分非线性 增益 = 1 至 128，VCM = 0.5 AVDD，最适条件(2) -15 ±6 15 ppmFSR
VIO 输入偏移电压） PGA 禁用，增益 = 1 至 4，差分输入 ±4 µV
增益 = 1，差分输入，TA = 25°C -30 ±4 30
增益 = 2 至 128，差分输入 ±4
偏移漂移 PGA 禁用，增益 = 1 至 4 0.25 µV/°C
增益 = 1 至 128，TA = –40°C 至 +85°C(2) 0.08 0.3
增益 = 1 至 128 0.25
偏移匹配 在任意两输入间匹配 ±20 µV
增益误差 PGA 禁用，增益 = 1 至 4 ±0.015%
增益 = 1 至 128，TA = 25°C –0.1% ±0.015% 0.1%
增益漂移 PGA 禁用，增益 = 1 至 4 1 ppm/ °C
增益 = 1 至 128(2) 1 4
NMRR 常模抑制比(2) 50Hz ±3%，DR = 20SPS，外部 CLK，50/60 位 = 10 105 dB
60Hz ±3%，DR = 20SPS，外部 CLK，50/60 位 = 11 105
50Hz 或 60Hz ±3%，DR = 20SPS，
外部 CLK，50/60 位 = 01		 90
CMRR 共模抑制比 直流条件下的增益 = 1 90 105 dB
f(CM) = 50Hz，DR = 2000SPS(2) 95 115
f(CM) = 60Hz，DR = 2000SPS(2) 95 115
PSRR 电源抑制比 直流条件下的 AVDD，VCM = 0.5 AVDD，增益 = 1 80 105 dB
直流条件下的 DVDD，VCM = 0.5 AVDD，增益 = 1(2) 100 115
内部参考基准
初始精度 TA = 25°C 2.045 2.048 2.051 V
基准漂移(2) ） 5 30 ppm/°C
长期漂移 1000 小时 110 ppm
电压基准输入
基准输入电流 REFP0 = Vref，REFN0 = AVSS ±10 nA
内部振荡器
内部振荡器精度 正常模式 -2% ±1% 2%
激励电流源 (IDAC)
电流设置 10、50、100、250、500、1000、1500 µA
合规电压 所有电流设置 AVDD – 0.9 V
精度 所有电流设置，每个 IDAC –6% ±1% 6%
电流匹配 IDAC 之间（对于 10µA 设置无效） ±0.3%
温度漂移 每个 IDAC（对于 10µA 设置无效） 50 ppm/ °C
温度漂移匹配） IDAC 之间（对于 10µA 设置无效） 10 ppm/ °C
温度传感器
转换分辨率 14 位数 (Bit)
温度分辨率 0.03125 °C
精度 TA = 0°C 至 +75°C -0.5 ±0.25 0.5 °C
TA = -40°C 至 +125°C -1 ±0.5 1
精度与模拟电源电压间的关系 0.0625 0.25 °C/V
低侧电源开关
RON 导通电阻 3.5 5.5 Ω
流经开关的电流 30 mA
数字输入/输出
VIH 高电平输入电压 0.7 DVDD DVDD V
VIL 低电平输入电压 ） DGND 0.3 DVDD V
VOH 高电平输出电压 IOH = 3mA 0.8 DVDD V
VOL 低电平输出电压 IOL = 3mA 0.2 DVDD V
IH 输入漏电流，高电平 VIH = 5.5V –10 10 µA
IL 输入漏电流，低电平 VIL = DGND –10 10 µA
电源
IAVDD 模拟电源电流(3) 掉电模式 0.1 3 µA
占空比模式，PGA 禁用 65
占空比模式，增益 = 1 至 16 95
占空比模式，增益 = 32 115
占空比模式，增益 = 64、128 135
正常模式，PGA 禁用 240
正常模式，增益 = 1 至 16 340 490
正常模式，增益 = 32 425
正常模式，增益 = 64、128 510
Turbo 模式，PGA 禁用 360
Turbo 模式，增益 = 1 至 16 540
Turbo 模式，增益 = 32 715
Turbo 模式，增益 = 64、128 890
IDVDD 数字电源电流(3) 掉电模式 0.3 5 µA
占空比模式 55
正常模式 75 110
Turbo 模式 95
PD 功耗(3) 占空比模式，PGA 禁用 0.4 mW
正常模式，增益 = 1 至 16 1.4
Turbo 模式，增益 = 1 至 16 2.1
(1) PGA 禁用表示低噪声 PGA 掉电并对其进行了旁路。在这种情况下，仍支持增益值 1、2 和 4。
更多相关信息，请参见旁路 PGA章节。
(2) 通过设计和特性分析数据确保最小值和最大值。
(3) 已选择内部电压基准，启用内部振荡器，IDAC 关闭，同时处于持续转换模式。
选择外部基准时，模拟电源电流通常增加 70µA（正常模式，Turbo 模式）。
启用 IDAC 时，模拟电源电流通常增加 190µA（排除实际 IDAC 电流）。

6.6 SPI 时序要求

在工作环境温度范围内，DVDD = 2.3V 至 5.5V（除非另外注明）
最小值 最大值 单位
td(CSSC) 延迟时间，CS 下降沿至第一个 SCLK 上升沿(2) 50 ns
td(SCCS) 延迟时间，最终 SCLK 下降沿至 CS 上升沿 25 ns
tw(CSH) 脉冲持续时间，CS 为高电平 50 ns
tc(SC) SCLK 周期 150 ns
tw(SCH) 脉冲持续时间，SCLK 为高电平 60 ns
tw(SCL) 脉冲持续时间，SCLK 为低电平 60 ns
tsu(DI) 建立时间，DIN 在 SCLK 下降沿前有效 50 ns
th(DI) 保持时间，DIN 在 SCLK 下降沿后有效 25 ns
SPI 超时(1) 正常模式，占空比模式 13955 t(MOD)
Turbo 模式 27910 t(MOD)
(1) 更多相关信息，请参见 SPI 超时部分。
t(MOD) = 1 / f(MOD)。使用内部振荡器或 4.096MHz 外部时钟时，调制器频率 f(MOD) = 256kHz（正常模式，占空比模式）和 512kHz（Turbo 模式）。
(2) 当不与其他任何器件共享总线时，CS 可永久连接低电平。
ADS1220 tim_req_bas683.gif
注：图中所示为单字节通信。实际通信可能涉及多个字节。
Figure 1. 串行接口时序要求

6.7 SPI 开关特性

在工作环境温度范围内，DVDD = 2.3V 至 5.5V（除非另外注明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
tp(CSDO) 传播延迟时间，
CS 下降沿至 DOUT 驱动		 DOUT 负载 = 20pF || 10kΩ，与 DGND 相连 50 ns
tp(SCDO) 传播延迟时间，
SCLK 上升沿至新的有效 DOUT		 DOUT 负载 = 20pF || 10kΩ，与 DGND 相连 0 50 ns
tp(CSDOZ) 传播延迟时间，
CS 上升沿至 DOUT 高阻抗		 DOUT 负载 = 20pF || 10kΩ，与 DGND 相连 50 ns
ADS1220 swi_char_bas683.gif
注：图中所示为单字节通信。实际通信可能涉及多个字节。
Figure 2. 串行接口开关特性

6.8 典型特性

TA = 25°C 时，AVDD = 3.3V，AVSS = 0V，已启用 PGA 并使用外部基准 Vref = 2.5V （除非另外注明）。
ADS1220 C017_bas501.png
AVDD = 3.3V
Figure 3. 相对输入的偏移电压与温度间的关系
ADS1220 C019_bas501.png
AVDD = 3.3V
Figure 5. 增益误差与温度间的关系
ADS1220 C025_bas501.png
AVDD = 3.3V，2.5V 外部基准电压，正常模式
Figure 7. 积分非线性与
差分输入信号间的关系
ADS1220 C043_bas501.png
AVDD = 3.3V，内部基准电压，正常模式
Figure 9. 积分非线性与
差分输入信号间的关系
ADS1220 C042_bas501.png
TA = 25°C，5490 器件的数据
Figure 11. 内部基准电压直方图
ADS1220 C002_bas501.png
DVDD = 3.3V，正常模式
Figure 13. 内部振荡器精度与温度间的关系
ADS1220 C030_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，TA = –40°C
Figure 15. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C032_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，TA = 85°C
Figure 17. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C038_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，AINP = AIN0，AINN = AIN1
Figure 19. 差分输入电流与
差分输入电压间的关系
ADS1220 C034_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，TA = –40°C
Figure 21. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C036_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，TA = 85°C
Figure 23. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C040_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，AINP = AIN0，AINN = AIN1
Figure 25. 差分输入电流与
差分输入电压间的关系
ADS1220 C006_bas501.png
Figure 27. IDAC 精度与合规电压间的关系
ADS1220 C007_bas501.png
Figure 29. IDAC 匹配与温度间的关系
ADS1220 C012_bas501.png
AVDD = 3.3V，内部基准电压，Turbo 模式
Figure 31. IAVDD 与温度间的关系
ADS1220 C004_bas501.png
正常模式，内部基准电压
Figure 33. IAVDD 与 AVDD 间的关系
ADS1220 C014_bas501.png
DVDD = 3.3V
Figure 35. IDVDD 与温度间的关系
ADS1220 C001_bas501.png
Figure 37. 低侧电源开关 RON 与温度间的关系
ADS1220 C018_bas501.png
AVDD = 5.0V
Figure 4. 相对输入的偏移电压与温度间的关系
ADS1220 C020_bas501.png
AVDD = 5.0V
Figure 6. 增益误差与温度间的关系
ADS1220 C029_bas501.png
AVDD = 5.0V，2.5V 外部基准电压，正常模式
Figure 8. 积分非线性与
差分输入信号间的关系
ADS1220 C044_bas501.png
AVDD = 5.0V，内部基准电压，正常模式
Figure 10. 积分非线性与
差分输入信号间的关系
ADS1220 C021_bas501.png
Figure 12. 内部基准电压与温度间的关系
ADS1220 C016_bas501.png
Figure 14. AVDD 电源抑制比与频率间的关系
ADS1220 C031_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，TA = 25°C
Figure 16. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C033_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，TA = 125°C
Figure 18. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C039_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 启用，AINP = AIN3，AINN = AIN2
Figure 20. 差分输入电流与
差分输入电压间的关系
ADS1220 C035_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，TA = 25°C
Figure 22. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C037_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，TA = 125°C
Figure 24. 绝对输入电流与
绝对输入电压间的关系
ADS1220 C041_bas501.png
AVDD = 3.3V，PGA 禁用，AINP = AIN3，AINN = AIN2
Figure 26. 差分输入电流与
差分输入电压间的关系
ADS1220 C005_bas501.png
Figure 28. IDAC 精度与温度间的关系
ADS1220 C011_bas501.png
AVDD = 3.3V，内部基准电压，正常模式
Figure 30. IAVDD 与温度间的关系
ADS1220 C013_bas501.png
AVDD = 3.3V，内部基准电压，占空比模式
Figure 32. IAVDD 与温度间的关系
ADS1220 C010_bas501.png
Figure 34. IDVDD 与 DVDD 间的关系
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Figure 36. 内部温度传感器精度与温度间的关系
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