ADS101x-Q1 系列汽车级低功耗 12 位 ADC 核心信息总结

ADS1013-Q1、ADS1014-Q1 和 ADS1015-Q1 （ADS101x-Q1） 是精密、低功耗、12 位、I 2C 兼容的模数转换器 （ADC），采用 VSSOP-10 和 UQFN-10 封装。ADS101x-Q1集成了低漂移基准电压源和振荡器。ADS1014-Q1 和 ADS1015-Q1 还集成了可编程增益放大器 （PGA） 和数字比较器。这些特性以及宽工作电源范围对于功率和空间受限的传感器测量应用非常有用。

ADS101x-Q1 以高达每秒 3300 个样本 （SPS） 的数据速率执行转换。PGA 提供 ±256 mV 至 ±6.144 V 的输入范围，可实现精确的大信号和小信号测量。ADS1015-Q1 具有输入多路复用器 （MUX），允许两个差分或四个单端输入测量。使用ADS1014-Q1和ADS1015-Q1中的数字比较器进行欠压和过压检测。
*附件：ads1013-q1.pdf

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 功能安全功能
  • 可用于帮助功能安全系统设计的文档
• 无噪声分辨率：12位
• 宽电源范围：2.0 V 至 5.5 V
• 低电流消耗：150 μA（连续转换模式）
• 可编程数据速率：128 SPS至3.3 kSPS
• 单周期稳定
• 内部低漂移基准电压源
• 内部振荡器
• I 2C 接口：四个引脚可选地址
• 设备系列：
  • ADS1013-Q1：1 个单端 （SE） 或差分输入 （DE）
  • ADS1014-Q1：1 个单端或差分输入，带比较器和 PGA
  • ADS1015-Q1：4 个单端或 2 个差分输入，带比较器和 PGA

参数

方框图

ADS101x-Q1 是德州仪器推出的汽车级低功耗 12 位 ADC 系列，包含 ADS1013-Q1/ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 三个型号，通过 AEC-Q100 认证，集成内部基准源、振荡器和可编程比较器（部分型号），采用 I²C 接口，专为汽车电子及低功耗传感器测量场景设计。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与采样速率：12 位无丢失码分辨率，采样速率可编程（128 SPS-3300 SPS），单周期稳定，转换时间与采样速率成反比。
• 精度表现：积分非线性（INL）最大 0.5 LSB，失调误差最大 ±0.5 LSB（差分输入），失调温漂典型值 0.005 LSB/°C，长期稳定性优异。
• 输入配置：支持单端 / 差分输入，ADS1015-Q1 提供 4 路单端或 2 路差分输入，ADS1013-Q1/ADS1014-Q1 提供 1 路单端或 1 路差分输入；输入电压范围 ±0.256 V 至 ±6.144 V（可编程）。

2. 核心功能

• 增益与基准：ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 集成可编程增益放大器（PGA），ADS1013-Q1 固定 ±2.048 V 满量程；内置低漂移电压基准，无外部基准接口。
• 比较器功能：ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 含可编程数字比较器，支持传统 / 窗口比较模式，可配置闩锁、极性和触发次数，ALERT/RDY 引脚兼具转换就绪指示功能。
• 接口与地址：I²C 兼容接口，支持标准 / 快速 / 高速模式（最高 3.4 MHz）；通过 ADDR 引脚可配置 4 种不同 I²C 地址，支持多设备组网。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：连续转换模式电流典型值 150 μA（3.3 V），掉电模式电流典型值 0.5 μA，支持占空比工作进一步降低功耗。
• 工作条件：供电电压 2.0 V-5.5 V，工作温度 -40°C 至 +125°C，符合汽车级温度等级 1 标准。
• 防护性能：ESD 防护达 ±2000 V（人体模型），模拟输入引脚支持 ±0.3 V 超范围电压，内置输入保护二极管。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
ADS1013-Q1	1 路单端 / 差分输入，无 PGA 和比较器	简单电压监测，对成本敏感的场景
ADS1014-Q1	1 路单端 / 差分输入，含 PGA 和比较器	需增益调节和过压 / 欠压检测的单一信号测量
ADS1015-Q1	4 路单端 / 2 路差分输入，含 PGA 和比较器	多通道传感器测量，需灵活输入配置的场景

三、应用场景

适用于汽车摄像头模块、中控信息显示、仪表盘显示、通用电压 / 电流监测等汽车电子场景，也可用于低功耗传感器信号采集、电池电压监测等工业及消费电子领域。

四、设计与使用建议

1. 电源与基准

• 电源设计：供电电压需稳定在 2.0 V-5.5 V，VDD 引脚就近放置 0.1 μF 去耦电容，避免使用过孔连接电容与引脚，提升噪声抑制能力。
• 上电时序：VDD 稳定后需等待 50 μs 再启动 I²C 通信，确保内部复位完成。
• 基准使用：依赖内部基准，无需外部基准电路，基准误差已包含在增益误差指标中，无需额外校准。

2. 输入与滤波

• 输入保护：模拟输入电压不得超过 VDD+0.3 V/GND-0.3 V，超出时需串联限流电阻（建议 ≤1 kΩ）和肖特基二极管，避免损坏器件。
• 滤波设计：建议在模拟输入端添加一阶 RC 低通滤波器（截止频率建议为采样速率的 1-10 倍），抑制混叠和电磁干扰。
• unused 引脚：未使用的模拟输入可悬空或接地，NC 引脚可悬空或接地，未使用的 ALERT/RDY 引脚可悬空或通过弱上拉电阻接 VDD。

3. 接口与配置

• I²C 通信：SDA/SCL 引脚需外接上拉电阻（1 kΩ-10 kΩ，根据总线速率和电容选择），多设备组网时需确保地址不冲突。
• 工作模式：支持连续转换和单次转换模式，单次转换模式下转换完成后自动进入掉电状态，适合低功耗周期性测量。
• 寄存器配置：通过配置寄存器设置输入通道、采样速率、PGA 增益、比较器模式等，转换结果存储在 16 位左对齐寄存器中。

五、封装与订购信息

• 封装规格：提供 10 引脚 VSSOP（DGS 封装，3 mm×4.9 mm）和 10 引脚 UQFN（NKS 封装，2 mm×1.6 mm），适配不同空间需求。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS1013BQDGSRQ1（VSSOP 封装，2500 个 / 卷）、ADS1015QNKSRQ1（UQFN 封装，5000 个 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2。

六、寄存器与配置

• 核心寄存器：包含转换寄存器（存储转换结果）、配置寄存器（设置工作参数）、高低阈值寄存器（比较器阈值，ADS1013-Q1 无），通过地址指针寄存器选择访问目标。
• 关键配置位：MUX [2:0]（通道选择，仅 ADS1015-Q1）、PGA [2:0]（增益选择，ADS1013-Q1 无）、DR [2:0]（采样速率选择）、COMP_QUE [1:0]（比较器使能与触发次数）。