ZHCSOL1 December   2025 ADS125H18

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
    7. 5.7 开关特性
    8. 5.8 时序图
    9. 5.9 典型特性
  7. 6 参数测量信息
    1. 6.1  失调电压误差测量
    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 SFDR 测量
    12. 6.12 噪声性能
    13. 6.13 TUE（总体未调整误差）测量
  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  分压器和输入多路复用器
      2. 7.3.2  输入范围
      3. 7.3.3  ADC 基准电压
      4. 7.3.4  电源
        1. 7.3.4.1 AVDD 和 AVSS
        2. 7.3.4.2 IOVDD
        3. 7.3.4.3 CAPA 和 CAPD
        4. 7.3.4.4 上电复位 (POR)
      5. 7.3.5  时钟运行
        1. 7.3.5.1 内部振荡器
        2. 7.3.5.2 外部时钟
      6. 7.3.6  调制器
      7. 7.3.7  数字滤波器
        1. 7.3.7.1 数字滤波器延时
        2. 7.3.7.2 Sinc3 和 Sinc4 滤波器
        3. 7.3.7.3 Sinc4 + Sinc1 级联滤波器
        4. 7.3.7.4 50/60Hz 陷波滤波器
      8. 7.3.8  FIFO 缓冲器
        1. 7.3.8.1 FIFO 缓冲器读取与写入
        2. 7.3.8.2 FIFO 溢出和下溢
        3. 7.3.8.3 FIFO 深度指示器
        4. 7.3.8.4 FIFO 启用和清空
        5. 7.3.8.5 FIFO 阈值
      9. 7.3.9  通道自动序列发生器
        1. 7.3.9.1 自动序列发生器：基本操作
        2. 7.3.9.2 定序器模式
          1. 7.3.9.2.1 单次触发模式
          2. 7.3.9.2.2 单步连续转换模式
          3. 7.3.9.2.3 单次序列模式
          4. 7.3.9.2.4 连续序列模式
        3. 7.3.9.3 配置自动序列发生器
        4. 7.3.9.4 启动和停止序列发生器
        5. 7.3.9.5 自动序列发生器和 DRDY 行为
      10. 7.3.10 偏移和增益校准
      11. 7.3.11 数字 PGA
      12. 7.3.12 通用 IO (GPIO)
        1. 7.3.12.1 DRDY 输出
        2. 7.3.12.2 FAULT 输出
      13. 7.3.13 开路电流源 (OWCS)
      14. 7.3.14 使用 ADC 0 代码输出进行开路检测
      15. 7.3.15 系统监控器
        1. 7.3.15.1 内部短路（失调电压校准）
        2. 7.3.15.2 内部温度传感器
        3. 7.3.15.3 外部基准电压回读
        4. 7.3.15.4 电源回读
        5. 7.3.15.5 电阻分压器电源回读
      16. 7.3.16 监测器标志、指示器和计数器
        1. 7.3.16.1  复位（RESETn 标志）
        2. 7.3.16.2  AVDD 欠压监测器（AVDD_UVn 标志）
        3. 7.3.16.3  基准欠压监测器（REV_UVn 标志）
        4. 7.3.16.4  调制器超范围监测器（MOD_OVR_FAULTn 标志）
        5. 7.3.16.5  寄存器映射 CRC（REG_MAP_CRC_FAULTn 标志）
        6. 7.3.16.6  存储器映射 CRC（MEM_INTERNAL_FAULTn 标志）
        7. 7.3.16.7  FIFO 溢出（FIFO_OFn 标志）和 FIFO 下溢（FIFO_UFn 标志）
        8. 7.3.16.8  FIFO CRC 故障（FIFO_CRC_FAULTn 标志）
        9. 7.3.16.9  GPIO 读回
        10. 7.3.16.10 SPI CRC 故障（SPI_CRC_FAULTn 标志）
        11. 7.3.16.11 寄存器写入故障（REG_WRITE_FAULTn 标志）
        12. 7.3.16.12 DRDY 指示器（DRDY 位）
        13. 7.3.16.13 序列发生器有效指示器（SEQ_ACTIVE 位）
        14. 7.3.16.14 序列步骤指示器 (STEP_INDICATOR[4:0])
        15. 7.3.16.15 ADC 转换计数器 (CONV_COUNT[3:0])
        16. 7.3.16.16 FIFO 深度指示器 (FIFO_DEPTH[8:0])
        17. 7.3.16.17 已完成序列计数器 (SEQ_COUNT[3:0])
      17. 7.3.17 测试 DAC (TDAC)
      18. 7.3.18 并行后置滤波器
        1. 7.3.18.1 配置并行后置滤波器
        2. 7.3.18.2 并行后置滤波器的频率响应
        3. 7.3.18.3 趋稳时间和使用后置滤波器时的 DRDY 行为
        4. 7.3.18.4 建议后置滤波器设置示例
      19. 7.3.19 芯片选择转发
        1. 7.3.19.1 配置 CS 转发功能
        2. 7.3.19.2 CS 转发超时
        3. 7.3.19.3 CS 转发标头、帧和状态图
        4. 7.3.19.4 禁用 CS-FWD 模式
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 功率可扩展速度模式
      2. 7.4.2 序列发生器功能模式
      3. 7.4.3 空闲模式和待机模式
      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
      7. 7.4.7 转换开始延迟时间
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1  串行接口 (SPI)
      2. 7.5.2  串行接口信号
        1. 7.5.2.1 片选 (CS)
        2. 7.5.2.2 串行时钟 (SCLK)
        3. 7.5.2.3 串行数据输入 (SDI)
        4. 7.5.2.4 串行数据输出/数据就绪 (SDO/DRDY)
        5. 7.5.2.5 数据就绪 (DRDY) 引脚
      3. 7.5.3  串行接口通信结构
        1. 7.5.3.1 SPI 帧
        2. 7.5.3.2 STATUS 接头
        3. 7.5.3.3 SPI CRC
      4. 7.5.4  设备命令
        1. 7.5.4.1 无操作
        2. 7.5.4.2 读取转换数据
        3. 7.5.4.3 读取寄存器命令
        4. 7.5.4.4 写入寄存器命令
        5. 7.5.4.5 读取 FIFO 缓冲器命令
      5. 7.5.5  连续读取模式
        1. 7.5.5.1 在连续读取模式下读取转换数据
        2. 7.5.5.2 在连续读取模式下读取寄存器
        3. 7.5.5.3 在连续读取模式下读取 FIFO 缓冲器
      6. 7.5.6  POR 或复位之后的 SPI 通信
      7. 7.5.7  DRDY 引脚行为
      8. 7.5.8  菊花链运行
      9. 7.5.9  3 线 SPI 模式
        1. 7.5.9.1 3 线 SPI 模式帧重新对齐
      10. 7.5.10 转换数据
      11. 7.5.11 数据就绪
        1. 7.5.11.1 DRDY 引脚和 SDO/DRDY 引脚
        2. 7.5.11.2 DRDY 位
        3. 7.5.11.3 时钟计数
    6. 7.6 寄存器映射
      1. 7.6.1 ADS125H18 状态和通用配置页面
      2. 7.6.2 ADS125H18 步骤配置页面
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 串行接口连接
      2. 8.1.2 与多个器件接口
      3. 8.1.3 未使用的输入和输出
      4. 8.1.4 器件初始化
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 2 端子 V/I PLC 模拟输入模块
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
        3. 8.2.1.3 应用性能曲线图 - 串扰
      2. 8.2.2 3 端子 V/I PLC 模拟输入模块
      3. 8.2.3 具有固态开关的 2 端子 V/I PLC 模拟输入模块
      4. 8.2.4 双端子、单端 V/I PLC 模拟输入模块
      5. 8.2.5 2 端子、I 输入 PLC 模拟输入模块
    3. 8.3 电源相关建议
      1. 8.3.1 电源
      2. 8.3.2 电源排序
      3. 8.3.3 电源去耦
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

7.3.13 开路电流源 (OWCS)

ADS125H18 上的开路电流源 (OWCS) 可用于诊断模拟输入端的悬空或“开路”。这不是全自动检查。用户需要执行多个步骤才能使用此功能。基本思路是使用电流源进行两次转换来测量电阻。如果输入悬空，则测得的电阻高于预测值。所有 OWCS 测试都在单路模拟输入上完成。如果使用两个 AINn 引脚测量差分信号，则必须单独对每个引脚进行开路测试。OWCS 多路复用器 (MUX) 将电流源连接到由 STEPx_AIN[4:0] 选择的相应输入引脚。00000b 至 01111b 的位设置对 STEPx_AIN[4:0] 有效。使用 OWCS 时，忽略所有其他设置，即 10000b 至 11111b。设置步骤配置页 x 上的 STEPx_OWCS_EN 位可以启用开路电流源。

在输入引脚 AINn 上执行开路检查的建议顺序为：

  • 在没有 OWCS 的情况下对 ADC 转换结果（基线）进行采样并存储结果
  • 启用 OWCS，留出趋稳时间
  • 在启用 OWCS 的情况下收集第二个 ADC 转换结果
  • 计算代码中两个读数之间的差值（以 %FSR 表示）
  • 将差值与 表 7-45 中提供的阈值进行比较：
    • 如果差值 > 阈值 → 输入可能悬空
    • 如果差值 < 阈值 → 输入已连接
表 7-29 OWCS 决策阈值
器件型号 阈值
V12 (±12V) +17.4%
V20 (±20V) +23.8%
V40 (±40V) +24.4%

由于以下假设，悬空输入的结论具有不确定性：此开路测试假设输入电压在第一次和第二次转换之间没有变化。如果此假设不成立，则可能出现误报。此外，如果在非故障条件下源阻抗不等于 0，并且在故障条件下源阻抗不为无穷大，则悬空和连接状态之间的差值会减小，进而难以确定该值足够高于还是低于阈值。

OWCS 使用内部电压基准值或介于 2V 和 AVDD 之间的外部基准。由于 OWCS 测量的比例式性质，基准值不会影响预期的读数差值。

OWCS 决策阈值的计算方法如下：

对于 ±20V 版本的 ADS125H18，OWCS 电流幅度会线性跟踪 VREF，VREF 的标称值为 2μA/V。OWCS 使用的 VREF 值来自 VREF 多路复用器后方的节点。因此，无论使用内部基准电源还是外部基准电源，OWCS 也会使用调制器。对于 2.5V VREF，OWCS = 2.5μA。对于 4.0V VREF，OWCS = 4.0μA。这种与 VREF 的关系使前面提到的阈值可以表示为满量程的固定百分比（或代码值或“以输出为基准”），即该值与 VREF 无关。OWCS 还会跟踪 SiCr 电阻，因此也会抵消衰减器的绝对电阻值变化。

ADS125H18 开路检测方框图图 7-28 开路检测方框图

要计算预期差值，请参见 图 7-28 中的方框图。请注意，ADC 不会检测到 OWCS 多路复用器 (OWmux) 开关上的 IR 压降，并且输入多路复用器 (INmux) 电阻不会检测到 OW 电流。第一次转换（基线）的值为 Vconv1 = Vbaseline。第二次的转换结果为 Vconv2 = Vbaseline + VIRdrop。两次转换之间的差值为 VIRdrop，其中 IVIRdrop = I(OWCS) × ⁢Rthev。

OWCS 会跟踪 Vref 并下降，导致：

差值 (%FSR) = (1μA/Ω) × (Rthev)

对于非故障（非开路）源，目前假设 Rsrc = 0。然后：

Rthev = (R1 || (R2/2))

对于故障（开路/悬空）源，目前假设 Rsrc = ∞。然后：

Rthev = R2/2

表 7-30 显示了“良好”或非故障输入引脚以及“不良”或故障（开路/悬空）输入端的两次 ADC 转换之间的典型预期差值。

表 7-30 OWCS 差值（以 %FSR 值表示）
器件型号

典型差值 (%FSR)

Rsrc = 0

“无故障”

典型差值 (%FSR)

Rsrc = ∞

“故障”或“开路”
V12 (±12V) +16.1% +18.7%
V20 (±20V) +22.5% +25.0%
V40 (±40V) +23.7% +25.0%

要检测开路情况，需将测得的差值与 表 7-45 中所示的阈值进行比较。例如，如果差值为 22.9%（±20V 型号），则没有开路指示。

请注意，测得的差值取决于源阻抗，但 表 7-30 假设源阻抗在开路条件下无穷大。在实际系统中，若发生导线断裂但仍存在部分残余连接，其源阻抗实际上可能为有限值，通常可达几百 kΩ 或几 MΩ 的数量级。图 7-29 展示了源阻抗从 10Ω 增加到 10GΩ 的差值变化。需要注意的是，该差值在 10Ω 至约 100kΩ 范围内基本保持恒定，此后开始逐渐增大，并在超过 10MΩ 后趋近于理想值。

ADS125H18 OWCS 差值与源阻抗间的关系图 7-29 OWCS 差值与源阻抗间的关系

根据 图 7-29 中的数据，表 7-31 列出了一些源阻抗值的差值。

表 7-31 有限 Rsource 的 OWCS 差值（以 %FSR 值表示）
器件型号

典型差值 (%FSR)

Rsrc = 100kΩ

典型差值 (%FSR)

Rsrc = 1MΩ

典型差值 (%FSR)

Rsrc = 10MΩ
V12 (±12V) +16.3% +17.2% +18.4%
V20 (±20V) +22.7% +23.6% +24.7%
V40 (±40V) +23.8% +24.3% +24.9%

根据 图 7-29 和 表 7-31，表 7-45 建议的阈值对应源阻抗值为 1.3MΩ (V12) 和 1.4MΩ（V20、V40），这意味着使用建议阈值时，任何高于该值的源阻抗均被视为开路。如果系统中的源阻抗量级为 100kΩ 或更高，可以选择高于 表 7-45 中所列值的阈值。

请注意 OWCS 的趋稳要求如下所示：

根据连续两个步骤配置页的定义，OWCS 在各步骤间进行开启和关闭操作。务必在开始转换前预留出趋稳时间。传感器输出端的电容会与 ADS125H18 电阻衰减器相互作用，进而在 OWCS 开启或关闭时减缓趋稳过程。以下简化分析假设电阻为 R1，且稳定至 5τ 或最终值的约 99%。确认在用于计算差值的各次转换之间留有了趋稳时间。尽可能降低源电容有助于加快趋稳速度。

表 7-32 OWCS 稳定时间
Csrc 稳定至 5τ、99% 的时间
1pF 26μs
10pF 80μs
100pF 620μs
1nF 6ms
10nF 60ms
100nF 600ms
1µF 6s