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24 bit· 30 kSPS Σ-Δ 采集 8 单端 / 4 差分· 分时切换 PGA 1–64· 外部 2.5 V 基准 43 × 40 mm· 5 V 单电源
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ADS1256 24bit 8 通道 30kSPS 高精度 AD 模块

TI 的 24 位 Δ-Σ ADC,8 路单端或 4 路差分进、SPI 出。板上用 REF3025 做了 2.5 V 外部基准,前级 1 MΩ 输入阻抗加 RC 滤波,PGA 从 1 倍拨到 64 倍;5 V 单电源供电、板载 3.3 V LDO,模拟量走 3.81 mm 免螺丝端子,数字口是一排 14 针,插 FPGA 核心板或接 STM32 都能直接用。

24 bit 30 kSPS 8 单端 / 4 差分 PGA 1–64 REF3025 2.5 V SPI · 14 Pin

01 慢一点,但看得更细

ADS1256 是 TI 面向精密测量的 24 位 Δ-Σ 型 ADC:片内四阶 Δ-Σ 调制器配可编程数字滤波器,多路复用开关可以按单端或差分接线,输入缓冲和 PGA 都能用软件开关。它跑不快——上限 30 kSPS,但它要解决的是「1 mV 里的那点变化」:称重、热电偶、应变桥、电化学信号,这类场合需要的是分辨率和稳定性,不是采样率。

24 位,最高 30 kSPS

满量程 224 个码,PGA=1 时折算到输入端 1 LSB 约 0.596 µV。采样率越低,数字滤波器可配置的位数越高,手册写明最高可优化到 23 bit 有效分辨率。

8 路单端 / 4 路差分

AIN0–AIN7 八个输入脚,单端时对 AGND 各测一路;差分时两两配对成 4 路,共模电压被抵掉,测桥式传感器和热电偶更省事。通道之间分时切换采样。

PGA 七档:1 到 64

1 / 2 / 4 / 8 / 16 / 32 / 64 倍可编程增益,模块输入范围随之为 5 V ÷ 增益。小信号(比如 10 mV 级的应变片输出)放大后再进 ADC,等于把有效位数用满。

外部 2.5 V 基准 REF3025

不用芯片内部基准,板上单独放了 REF3025 带隙基准。基准稳,读数才稳——这是 24 位系统里最容易被忽略、又最影响长期漂移的一环。

5 V 进,3.3 V 出

整板单 5 V 供电(4.5–5.5 V),板上 LDO 出 3.3 V 给数字侧与基准。电源端子在板右下,也可以直接由 14 针数字口的 5 V 脚取电;整板电流约 15 mA。

端子进线,SPI 出数

模拟量走 3.81 mm 间距的 KF2EDG 插拔端子,螺丝压线不用焊;数字侧 14 针排针出 SCLK / DIN / DOUT / DRDY / CS / RESET,控制电平 3.3 V 与 5 V 系统都认。

02 技术参数

下表逐项对应手册第 3 页的「ADS1256 模块参数」表,未做换算与推断。

模块类型模数转换(ADC),8 通道单端 / 4 通道差分,分时采样
ADC 芯片ADS1256(TI),24 位 Δ-Σ,内置四阶调制器、可编程数字滤波器、输入缓冲与 PGA
分辨率 / 采样率24 bit / 30 kSPS
非线性度±0.0010%(最大,芯片指标)
输入通道8 路单端(AIN0–AIN7)/ 4 路差分
输入电压范围0–5 V,随增益收窄:5 V ÷ 放大倍数;差分接线可得 ±5 V 结果
PGA 增益7 档:1、2、4、8、16、32、64 倍
输入阻抗1 MΩ,前级带 RC 滤波
基准电压外部 2.5 V,板上 REF3025 带隙基准芯片
输出数据8 通道串行数据,SPI 接口读出
供电DC 5 V(典型),范围 4.5–5.5 V;板载 3.3 V LDO;整板电流约 15 mA
控制电平3.3 V / 5 V 系统均可
模拟输入接口KF2EDG 插拔端子,3.81 mm 间距
数字接口2.54 mm 排针,14 针(J6)
模块尺寸 / 重量43 × 40 × 12 mm(长 × 宽 × 高)/ 约 15 g

配套、机械与资料

例程平台FPGA(ALTERA / XILINX)、STM32F1 / F4 / H750
历史参考程序资料包内另附 AVR、MSP430、STC、DSP28335 的采集程序与模块测试程序
典型应用电力线监控与保护、多相电机控制、仪表与控制、多轴定位、数据采集系统
PCB 外形按随板尺寸图:43.63 × 40.53 mm,安装孔纵向间距 35.63 mm、横向 26.59 mm
引出 IO 焊法不焊接 / 正面焊排针 / 背面焊母排座,出厂按套餐配置
两个尺寸口径:参数表写「43*40*12」是长 × 宽 × 高(含端子与排针的高度),尺寸图上的 43.63 × 40.53 mm 是 PCB 本体外形,二者不矛盾。板厚与端子高度会影响装机深度,机箱内安装按 12 mm 预留。
ADS1256 模块 PCB 尺寸图:外形 43.63 × 40.53 mm,孔距 35.63 × 26.59 mm
PCB 尺寸 外形 43.63 × 40.53 mm,四角安装孔纵向 35.63 mm、横向 26.59 mm;左侧端子与右侧排针都伸出板边,装机时留出走线空间。
ADS1256 模块功能标注:8 通道 AD 信号输入端、RC 滤波、ADS1256 芯片、2.5V 参考源、3.3V LDO、扩展 IO、5V 电源输入,右侧为 J6 引脚定义
功能标注 左边一整排是 8 路模拟输入与 AGND;中间 ADS1256 与 7.68 MHz 晶振;上沿是 REF3025 基准,下沿是 5 V 输入与 3.3 V LDO;右侧 14 针是数字口。

03 一路模拟信号进板之后

手册第 4 页的结构图把这块板拆成几段:端子进线 → RC 滤波 → 多路开关选通道 → 输入缓冲与 PGA → Δ-Σ 调制 → 数字滤波 → SPI 读出。基准和电源是两条独立的支撑线,不走信号路径。

模块结构框图(手册图 2) 括号内为该级的信号形态 J3 模拟输入 AIN0–AIN7 + AGND 0–5 V 单端 / 差分 RC 滤波 每通道一组 1 MΩ 输入阻抗 多路开关 单端 / 差分 分时选通 缓冲 + PGA 增益 1–64 可旁路缓冲 Δ-Σ + 数字滤波 24 bit · 30 kSPS 可编程滤波器 REF3025 · 2.5 V 基准 外部带隙基准,接到 ADC 的 VREFP J4 · 5 V 输入 板载 3.3 V LDO J6 · 14 针 SCLK / DIN / DOUT / DRDY 换算(PGA=1):V = 码值 × 10 / 2²⁴ · 1 LSB ≈ 0.596 µV PGA 提高 n 倍后,输入满量程变为 5 V ÷ n,LSB 同步缩小 n 倍。 8 路通道分时切换,单通道实际吞吐 = 30 kSPS ÷ 参与轮询的通道数。

← 左右滑动看完整信号链 →

信号链 模拟前级只做滤波和阻抗匹配,放大与数字化都在芯片内完成;基准与电源是两条支撑线,不串在信号路径里。

码值与电压怎么换

输出是 24 位二进制补码。PGA=1、单端对 AGND 接线时,0–5 V 对应 0x000000–0x7FFFFF,差分接线则可读出 ±5 V 的双极性结果。折算到输入端 1 LSB ≈ 0.596 µV。

输入电压24 位码值读数说明
−5.00 V0x800000−5000.000 mV差分负满量程
−2.50 V0xC00000−2500.000 mV差分 1/4 量程
0.00 V0x0000000.000 mV零点
+2.50 V0x400000+2500.000 mV单端 1/2 量程
+5.00 V0x7FFFFF+5000.000 mV单端正满量程,再高即饱和
差分接线的正负号:手册参数表举了个例子——单端接法下 AIN0 给 0 V、AIN1 给 5 V,按差分读出来是 −5 V。也就是说 AIN1 相对 AIN0 为正时读数取负,接传感器前先确认极性,必要时把两根线对调或在上位机里取反。

04 三个接口:J3 进信号、J4 进电、J6 出数

板上的接口都在手册里给了定义,一共三处:左边模拟量、右下电源、右边数字口。接错概率最高的是电源和地——J4 左边是 VCC、右边是 DGND,反接直接不工作。

J3 / J4:模拟输入与电源

J3 端子定义靠板边框一端起依次为 AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4、AIN5、AIN6、AIN7;端子两侧为 AGND(模拟地)
J3 接线方式KF2EDG 插拔端子,3.81 mm 间距,螺丝压线;配套插头可整体拔下,换线不用拆板
J4 电源定义VCC 在左(4.5 / 5.0 / 5.5 V 最小/典型/最大),DGND 在右(0 V)
地线要求模拟地 AGND 与数字地 DGND 在板上分开走,接线时不要把两个地混接在一起(手册第 6 页原文强调)

J6:14 针数字口

引脚方向说明
5V输出可给外部 MCU 供电;手册注明该脚供电电压为 3.3 V,接线前建议实测确认
SCLK输入SPI 通讯时钟
DIN输入SPI 数据输入(主机 → 模块)
DOUT输出SPI 数据输出(模块 → 主机)
DRDY输出转换完成信号,数据就绪时给出,低电平有效
CS输入片选,低电平有效
RESET输入复位,低电平有效
/SYNC输入同步 / POWER DOWN。默认接 3.3 V;板上 R2 贴上后才由程序控制该脚(即 J6 第 3 脚,默认 NC)
D0–D3双向4 路通用数字 I/O,D0 可配置为时钟输出;不用时悬空即可
GND—数字地
SPI 接线示意(手册第 7 页) ADS1256 模块 J6 数字口 STM32 / 8051 GPIO 模拟 SPI 即可 SCLK DIN DOUT DRDY CS / RST 串行时钟 数据输入 数据输出 转换完成 片选 / 复位 橙色=主机发给模块 · 蓝色=模块发给主机 · 另需接 5 V 与 GND(必须共地)

← 左右滑动看完整接线 →

接线 六根信号线加电源与地即可通讯,SPI 时序用普通 GPIO 软件翻转也能跑;模块与主控必须共地。
ADS1256 模块三种引出 IO 方式中的两种:不焊接 IO 与正面焊接排针
引出 IO 的两种焊法 左为不焊接(自己焊线或飞线),右为正面焊排针(配杜邦线)。第三种是背面焊母排座,直接插在核心板的双排针上。
三种焊法怎么选:背面母排座适合插华升各型 FPGA 核心板的扩展口,一插即用;正面排针适合杜邦线飞线到 STM32 或面包板;不焊接则留给要自己压线、走机箱内部线束的场合。
数字口 14 针:2.54 mm 间距单排针,与核心板对插时先核对丝印方向。+5V 与 GND 的位置以核心板扩展口标注为准,插反会直接短路。
模拟线别和数字线捆一起:毫伏级信号最怕串扰。模拟输入线单独走、尽量短,远离排针和电源线,必要时用屏蔽线并把屏蔽层单端接 AGND。

05 上电前先看这几条

手册第 2 页开篇就有一句警告:接触采集卡前先释放身上的静电。24 位系统对电源、地线和静电都很敏感,下面几条照做能省掉大半返工。

防静电再上手

拿板前摸一下接地金属放掉静电。芯片输入级很脆,秋冬干燥季节尤甚;插拔排针时先断电。

5 V 别超 5.5 V

J4 的 VCC 允许 4.5–5.5 V,超压会烧 LDO 与芯片。用线性稳压电源,开关电源的纹波会直接进到 24 位数据里。

AGND 与 DGND 分开

手册专门用红字强调:模拟地与数字地在接线过程中不要混接在一起。板上已经做了分割,用户侧也照这个原则走线。

控制电平 3.3 / 5 V 都行

SCLK、DIN、CS、RESET 等控制脚兼容 3.3 V 与 5 V 逻辑,接 FPGA 的 3.3 V bank 或 5 V 单片机都可以,不必加电平转换。

先测基准,再看信号

第一次上电别急着接传感器:把板上的 2.5 V 基准接到某个通道,读出来应接近 2500.000 mV。这一步过了,说明供电、基准、SPI 都通了。

单端还是差分,先定下来

单端 8 路、差分 4 路,靠寄存器切换。差分能压共模、抗干扰更好,但接线是两两配对,且 AIN1 相对 AIN0 为正时读数为负。

06 实测:基准读数与 0 / 5 V 输入

手册第 9、10 页给了两组实测记录,都是 PC 串口调试助手(XCOM)直接看数:串口 115200、8 位数据、无校验。第一组把 2.5 V 基准接到输入,第二组给通道输入 0 V 与 5 V。

第一组:采 2.5 V 基准

通道读数说明
CH02500.001 mV八路读数集中在 2500.000 mV 上下
CH12499.994 mV偏差 < 0.01 mV
CH22500.000 mV—
CH32500.000 mV—
CH42499.991 mV—
CH52499.994 mV—
CH62499.996 mV—
CH72500.004 mV末位抖动属正常噪声

八路全部落在 2500.000 mV ± 0.01 mV。这一组数据的意义在于:基准电压准、通道之间一致性好,剩下的误差才轮得到传感器和前级电路。

第二组:通道输入 0 V 与 5 V

输入实测读数说明
0 V约 −0.145 mV零点偏移在几十微伏量级,属正常
+5 V4999.840 – 5000.000 mV不同通道略有差异,接近满量程
差分(AIN0 = 0 V、AIN1 = 5 V)约 −4999.9 mV手册示例:AIN1 相对 AIN0 为正,读数为负
读数怎么来的:手册截图里 5 V 对应码值 0x007FFFFE、0 V 对应 0x00000009。按 V = 码值 × 10 / 2²⁴ 折算,8388606 个码即 4999.84 mV,与截图一致;零点那几个码是噪声,不是失调。测试结果与仪器、线材、环境温度都有关,几十微伏的差异属正常。
ADS1256 模块通过排针插在 ALTERA Cyclone IV 核心板上,绿色端子朝外便于接线
与核心板组合 模块背面母排座直接插在 Cyclone IV 核心板扩展口上,绿色端子朝外接传感器,数字口对插后由 FPGA 出 SPI 时序读取。
用 FPGA 读:例程里用状态机产生 SCLK / DIN,先写寄存器配置通道、增益与滤波速率,再等 DRDY 下降沿后连读 3 字节数据并拼成 24 位。
用 STM32 读:硬件 SPI 或普通 GPIO 都能驱动。注意 DRDY 是低电平有效的转换完成信号,别把它当成时钟用。
资料里的程序:FPGA(ALTERA / XILINX)与 STM32F1 / F4 / H750 采集程序为主,历史版本另附 AVR、MSP430、STC、DSP28335 与模块测试程序;换平台时按例程改引脚与时序即可。

07 三个版本、配套与选型

同一个 ADS1256 采集核心,做成三种板:纯 AD 的蓝板(本页主体,43 × 40 mm)、加一路 10 位 DA 的黑板、加一路 8 位高速 DA 并带 SMA 输出的黑板。淘宝链接是合并的商品,下单时按需选版本。

ADS1256 三个版本:单 ADS1256 蓝板、ADS1256 + TLC5615 黑板、ADS1256 + AD9708 黑板
三个版本 左:单 ADS1256(DS VER2.0,43 × 40 mm,端子进线);中:ADS1256 + TLC5615(VER1.0,单路 10 bit DA,0–5 V 输出);右:ADS1256 + AD9708(VER1.2B,8 bit 高速 DA,SMA 输出)。
版本板上 DA输出外形
单 ADS1256(本页)无仅 AD 采集,8 单端 / 4 差分43 × 40 mm,蓝板,DS VER2.0
ADS1256 + TLC5615TLC5615,10 bit 串行 DA单路 0–5 V 模拟输出50 × 57 mm,黑板,VER1.0
ADS1256 + AD9708AD9708,8 bit 高速 DA高速模拟输出,SMA 座引出黑板,VER1.2B
ADS1256 + TLC5615 10bit DA 版本实物:黑色 PCB,AD 输入排针、DA OUT SMA 座、2.5V 基准与 3.3V LDO
TLC5615 版本 单路 10 bit 串行 DA,输出 0–5 V,适合做基准源、程控偏置或慢速波形;AD 部分与蓝板同源,仍是 8 通道 24 位。
ADS1256 + AD9708 8bit 高速 DA 版本实物:黑色 PCB,DA OUT SMA 输出、40 针双排扩展口
AD9708 版本 8 bit 高速 DA,输出经 SMA 座引出,可做高速波形回放与环路测试;板上另带 40 针双排扩展口,接核心板更方便。

ADS1256 模块使用说明书

11 页,含模块简介、参数表、结构图、尺寸、J3/J4/J6 接口定义、SPI 接线与两组实测记录。

百度网盘(提取码 hsed)

原理图与器件管脚对应表

PROTEL 原理图,另附 V1.0 / V2.0 / TLC5615 三个版本的器件与管脚对应表,换元件时对照查。

采集例程

FPGA(ALTERA / XILINX)与 STM32F1 / F4 / H750 为主;资料包内另有 AVR、MSP430、STC、DSP28335 参考程序与模块测试程序。

芯片资料

ADS1256 英文手册与中文解释、REF3025 基准手册,以及多篇高精度采集应用笔记。

同门怎么选

型号关键指标适合场景
ADS1256(本页)8 单端 / 4 差分 · 24 bit · 30 kSPS · PGA 1–64直流与低频高精度测量:称重、热电偶、应变、电化学、仪表
AD76068 通道同步 · 16 bit · 200 kSPS多路工频信号、电力监测,要同步采样但不需要 24 位
AD9238双通道 · 12 bit · 65 MSPS中速双路采集、需要较宽模拟带宽的场合
AD9481单通道 · 8 bit · 250 MSPS高频信号、数字示波器前端,追求采样率

一句话:要分辨率选 ADS1256,要同步多路选 AD7606,要速度往上走选 AD9238 / AD9481。三者都可以插同一块 FPGA 核心板,接口和例程各自独立。

不确定选单 AD 还是 AD+DA 组合?

把测量对象、信号幅度、通道数和主控平台发给我们,按你的接线配好版本、焊法与例程再发。

未能唤起 QQ?
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ADS1256 24bit 8 通道 30kSPS版本与价格以淘宝页面为准
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