ADS131M04IRUKR 24位高精度Sigma-Delta ADC产品概述

ADS131M04IRUKR是德州仪器（TI）推出的一款24位高精度Sigma-Delta模数转换器（ADC），专为工业、汽车及低功耗高精度数据采集场景设计，具备多通道同步采样、低噪声、宽温工作等核心优势，能满足微弱信号检测、过程控制等场景的严苛要求。

一、核心架构与性能参数

ADS131M04IRUKR采用Sigma-Delta调制器+数字滤波器架构，通过过采样技术实现高分辨率与低噪声的平衡：

• 分辨率与采样率：24位无失码分辨率（5V基准下最小可分辨电压≈300nV），支持最高64kHz输出数据速率，兼顾高精度与中等带宽需求；
• 通道特性：4通道同步采样，每通道独立差分输入，有效抑制共模干扰，提升抗干扰能力；
• 噪声与动态范围：典型信噪比（SNR）达102dB，有效位数（ENOB）接近20位，可精准捕捉μV级微弱信号；
• 电源与功耗：工作电压范围2.7V~3.6V，正常工作模式下静态电流仅65μA，适合电池供电或低功耗系统。

二、关键特性与设计优势

1. 内置高精度基准
   集成低漂移基准电压源，典型温漂仅7.5ppm/℃（-40℃~125℃），无需外部高精度基准即可实现稳定的电压参考，简化电路设计并降低系统成本。

2. 可变增益放大器（PGA）
   每通道内置可编程增益（可选1、2、4、8、16、32、64、128倍），可根据输入信号幅度灵活调整增益，适配从mV级到V级的不同信号范围，无需外部放大电路。

3. 宽温与抗干扰设计
   工作温度范围覆盖-40℃~+125℃，满足工业级、汽车级等严苛环境要求；差分输入架构配合Sigma-Delta调制器，对共模噪声、电源噪声抑制能力强，适合电磁干扰复杂的工业现场。

4. 灵活的时钟与接口
   支持外置时钟输入（典型频率8.192MHz），可与系统时钟同步；采用SPI串行接口，最高通信速率达20MHz，易与MCU、FPGA等主控芯片对接，支持多设备级联扩展通道数。

三、典型应用场景

ADS131M04IRUKR的特性使其适用于多种高精度数据采集场景：

• 工业过程控制：压力、温度、流量等传感器信号采集，如PLC模拟量输入模块；
• 电池管理系统（BMS）：新能源汽车、储能系统的电池电压、电流监测（低功耗适配电池供电）；
• 医疗设备：生理信号（如心电、肌电）采集（低噪声与高分辨率适配微弱生物电信号）；
• 精密仪器：数据记录仪、测试测量设备（如示波器模拟前端）。

四、封装与硬件设计注意事项

• 封装形式：采用20-WFQFN（薄型四方扁平无引脚封装），带裸露焊盘，尺寸紧凑（4mm×4mm），适合高密度PCB设计；裸露焊盘可增强散热，提升长期可靠性。
• 设计要点：
  1. 时钟输入需用稳定的8.192MHz晶振，避免噪声干扰采样精度；
  2. 差分输入采用对称布线，减少通道串扰；
  3. 电源端并联0.1μF陶瓷电容+10μF钽电容滤波，确保电源噪声<10mV；
  4. 裸露焊盘可靠接地，提升散热效率。

五、总结

ADS131M04IRUKR凭借24位高精度、4通道同步采样、低功耗、宽温工作等核心优势，成为工业、汽车及医疗领域高精度数据采集的理想选择。其集成化设计（内置基准、PGA）简化系统电路，降低BOM成本，同时SPI接口与紧凑封装适配现代电子系统的小型化需求。