ADS111x-Q1 系列汽车级高精度 16 位 ADC 核心信息总结

ADS1113-Q1、ADS1114-Q1 和 ADS1115-Q1 器件 （ADS111x-Q1） 具有精密、低功耗、16 位、I^2^采用 VSSOP-10 和 UQFN-10 封装的 C 兼容模数转换器 （ADC）。ADS111x-Q1器件集成了低漂移基准电压源和振荡器。ADS1114-Q1 和 ADS1115-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使 ADS111x-Q1 非常适合功率和空间受限的传感器测量应用。

ADS111x-Q1 以高达每秒 860 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。ADS1115-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ADS1114-Q1和ADS1115-Q1中的数字比较器进行欠压和过压检测。
*附件：ads1113-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一个
• 功能安全功能
  • 可用于帮助功能安全系统设计的文档
• 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：
  • 8 SPS 至 860 SPS
• 单周期稳定
• 内部低漂移基准电压源
• 内部振荡器
• 我^2^C接口：四个引脚可选地址
• 设备系列：
  • ADS1113-Q1：1 个单端或差分输入
  • ADS1114-Q1：1 个单端或差分输入，带比较器和 PGA
  • ADS1115-Q1：4 个单端或 2 个差分输入，带比较器和 PGA

参数

方框图

ADS111x-Q1 是德州仪器推出的汽车级高精度低功耗 16 位 ADC 系列，包含 ADS1113-Q1/ADS1114-Q1/ADS1115-Q1 三个型号，通过 AEC-Q100 认证，集成内部基准源、振荡器和可编程功能模块（部分型号），采用 I²C 接口，专为汽车电子及高精度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：16 位无丢失码分辨率，采样速率可编程（8 SPS-860 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 1 LSB，失调误差最大 ±3 LSB（差分输入），失调温漂典型值 0.005 LSB/°C；增益误差典型值 0.01%（25°C），增益温漂最小 5 ppm/°C，长期稳定性优异。
• 输入配置：支持单端 / 差分输入，ADS1115-Q1 提供 4 路单端或 2 路差分输入，ADS1113-Q1/ADS1114-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：ADS1114-Q1/ADS1115-Q1 集成可编程增益放大器（PGA），ADS1113-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，基准误差已整合至增益指标。
• 比较器功能：ADS1114-Q1/ADS1115-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（1/2/4 次连续触发），ALERT/RDY 引脚兼具转换就绪指示功能。
• 噪声性能：低噪声特性，8 SPS 采样率下输入基准噪声低至 7.81 μVpp（±0.256 V 量程），有效分辨率可达 16 位，降低采样速率可进一步优化噪声表现。
• 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（如 860 SPS 采样率下周期性触发），可进一步降低功耗。
• 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；共模抑制比（CMRR）最高 105 dB，抗干扰能力强。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
ADS1113-Q1	1 路单端 / 差分输入，无 PGA 和比较器	简单高精度电压监测，对成本敏感的场景
ADS1114-Q1	1 路单端 / 差分输入，含 PGA 和比较器	需增益调节和过压 / 欠压检测的单一高精度信号测量
ADS1115-Q1	4 路单端 / 2 路差分输入，含 PGA 和比较器	多通道传感器高精度测量，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、低侧电流分流监测等汽车电子场景，也可用于工业高精度传感器信号采集、医疗设备数据测量、电池电压监测等对精度和稳定性要求高的领域。

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 多层陶瓷去耦电容，避免使用过孔连接电容与引脚，减少电源噪声干扰。
• 上电时序：VDD 稳定后需等待 50 μs 再启动 I²C 通信，确保内部复位和基准稳定完成。
• 基准使用：依赖内部基准，无需外部基准电路，若需更高精度，可通过外部电路校准增益和失调误差。

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，限制输入电流不超过 ±10 mA，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；差分输入需匹配走线，减少共模噪声转化。
• 未用引脚：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，避免总线超时（空闲时间不超过 25 ms）。
• 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；通过占空比工作可进一步降低平均功耗。
• 寄存器配置：通过 16 位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 位二进制补码格式寄存器中，支持随时读取最新数据。

五、封装与订购信息

• 封装规格：提供 10 引脚 VSSOP（DGS 封装，3.00 mm×3.00 mm）和 10 引脚 UQFN（NKS 封装，1.60 mm×2.00 mm），适配不同空间需求。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS1113BQDGSRQ1（VSSOP 封装，2500 个 / 卷）、ADS1115QNKSRQ1（UQFN 封装，5000 个 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2，峰值回流温度 260°C。

六、关键设计要点

• 噪声优化：降低采样速率可提升噪声性能，8 SPS 时噪声最低，适合高精度静态信号测量；高采样速率（如 860 SPS）适用于动态信号，需平衡噪声与响应速度。
• 精度校准：若需极致精度，可在系统中加入单点校准（校准失调）或两点校准（校准增益和失调），抵消器件固有误差和外部电路影响。
• 布局规范：PCB 需分区设计，模拟区与数字区分离，模拟地与数字地单点连接；模拟信号走线远离数字信号线，电源和基准相关电容就近布局，减少寄生参数。