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ADS1285EVM-PDK评估模块技术解析:面向能源勘探的高精度32位ADC解决方案

科技观察员 ? 2025-09-09 11:23 ? 次阅读
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Texas Instruments ADS1285EVM-PDK演示套件用于评估 ADS1285 32位、高分辨率、双通道Δ-Σ ADC,用于地震和地球图探索。TI ADS1285EVM-PDK演示套件包括一个精密主机接口 (PHI) 控制器板,用于完整的平台解决方案。PHI控制器板允许ADS1285EVM通过USB端口连接到计算机,USB端口与开发用于全面评估ADS1285 ADC的软件连接。

数据手册:*附件:Texas Instruments ADS1285EVM-PDK演示套件数据手册.pdf

特性

  • 板载3.3V单级和±2.5V双极模拟供应
  • 板载DAC1282,用于生成信号和校准
  • 板载5V单极数字供应
  • USB供电;单极无需外部电源
  • 板载16.384MHz晶体振荡器,分频为2、4和8个时钟分频器
  • 内置分析工具,包括范围、 快速傅里叶变换 (FFT) 和直方图

前视图

1.png

后视图

2.png

ADS1285EVM-PDK评估模块技术解析:面向能源勘探的高精度32位ADC解决方案

产品概述

ADS1285EVM-PDK是德州仪器(TI)推出的一款高性能32位Δ-Σ模数转换器(ADC)评估平台,专为能源勘探应用设计。该套件由ADS1285EVM评估模块和精密主机接口(PHI)控制器板组成,通过USB接口与计算机连接,配合专用GUI软件实现对ADS1285的完整评估。

?核心特性?:

  • ?超高分辨率?:32位精度,4kSPS采样率,双通道输入
  • ?集成信号链?:板载DAC1282用于信号生成和校准
  • ?灵活供电方案?:支持单极性(5V/3V)和双极性(±2.5V)模拟电源配置
  • ?完备时钟系统?:板载8.192MHz晶体振荡器,带/2分频选项
  • ?专业分析工具?:内置瞬态行为、FFT和直方图分析功能
  • ?便捷供电?:USB供电,单极性模式下无需外部电源

评估套件架构

硬件组成

ADS1285EVM-PDK采用模块化设计:

  1. ?ADC评估板?:包含ADS1285及其外围电路
    • 模拟前端:2个差分输入通道(通道2预留DAC1282接口)
    • 参考电压:4.096V精密基准(REF6241),支持外部基准
    • 电源管理:3路可配置LDO(TPS7A4701)
  2. ?PHI控制器板?:
    • 提供USB转SPI通信接口
    • 生成EVMs所需电源(5.5V、3.3V)
    • 实现数据采集同步控制

关键技术参数

?电气规格?:

参数条件范围
输入电压范围PGA禁用AVSS+0.1V至AVDD1-0.1V
PGA启用AVSS+1.1V至AVDD1-0.85V
时钟频率外部时钟输入3MHz-8.3MHz
AVDD1电压外部供电3V-5.25V
差分基准电压外部基准4V-4.2V(4.096V基准)

?热性能?:

  • 推荐工作环境温度:15°C至35°C
  • 最大功耗:单极性模式约500mA,双极性模式需额外-2.5V电源

评估板设计亮点

1. 模拟输入路径优化

评估板采用专业级信号调理设计:

  • ?抗混叠滤波?:每通道配备差分RC滤波器(R=20Ω, C=1000pF)
  • ?共模处理?:22.6kΩ电阻提供共模路径
  • ?ESD保护?:推荐使用TPD4E1B06DCKR保护器件

2. 电源架构设计

三级可编程电源系统:

  1. ?AVDD1电源?:TPS7A4701 LDO
    • 默认输出5V(对应AVDD1-AVSS)
    • 通过R8-R13可配置为2.5V/3V/3.3V/4.5V
  2. ?AVDD2电源?:独立TPS7A4701 LDO
    • 默认输出3V(相对于AGND)
    • 影响THD性能,电压越高THD越好
  3. ?AVSS生成?:TPS7A3001负压LDO
    • 需外部-5.5V至-6.5V输入(J3)
    • 输出-2.5V用于双极性模式

3. 时钟系统配置

灵活时钟方案:

  • ?板载振荡器?:8.192MHz晶体(ECS-2520MVLC)
  • ?分频选项?:通过SN74AUP1G80实现/2分频(4.096MHz)
  • ?外部时钟?:通过SMA接口(J5)或排针(J7)接入
    主要功能区域:
  • ?单命令控制?:复位/待机/唤醒设备
  • ?接口配置?:设置数据速率(通过OSR和时钟分频)
  • ?功耗模式?:低/中/高功率模式选择(CONFIG0寄存器)

2. 专业分析工具

?时域分析?:

  • 实时显示ADC输出码及对应电压值
  • 支持最大32,768点采集

?频谱分析?:

  • 7项Blackman-Harris窗函数
  • 自动计算SNR/THD/SFDR/SINAD/ENOB

?直方图分析?:

  • 统计DC输入时的码分布
  • 计算有效分辨率

3. DAC配置工具

专用DAC1282控制界面:

  • ?输出模式?:正弦/DC/数字脉冲/脉冲
  • ?频率调节?:0.5Hz-250Hz(正弦模式)
  • ?幅度控制?:
    • 模拟增益:6dB步进
    • 数字增益:0.5dB步进

典型应用场景

  1. ?地震监测系统?
    • 利用高分辨率采集地振动信号
    • DAC1282生成测试激励
  2. ?能源勘探设备?
    • 地下资源探测信号分析
    • 耐受恶劣环境电压波动
  3. ?精密测量仪器?
    • 需32位精度的测试场景
    • 多通道同步采样应用

设计资源与支持

TI提供完整开发支持:

  • ?设计工具?:WEBENCH? Power Designer
  • ?参考文档?:
    • SBASAK6(ADS1285数据手册)
    • 低EMI设计指南
    • 热管理应用报告
  • ?硬件文件?:原理图/布局/Gerber

快速入门指南

5步启动评估:

  1. 检查默认跳线设置(J11/J4/J7等)
  2. 连接ADS1285EVM与PHI(安装固定螺钉)
  3. 通过USB连接电脑(PHI指示灯应亮起)
  4. 启动ADS1285EVM-PDK GUI软件
  5. 配置采集参数后点击"Capture"按钮

注意事项:

  • 双极性模式需正确配置J4和外部-2.5V电源
  • IOVDD=1.8V时需安装R68并禁用PHI板
  • 避免输入电压超出绝对最大额定值
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