ADS1120-Q1 汽车 16 位 2-kSPS 4 通道低功耗 Δ-Σ ADC技术手册

ADS1120-Q1 是一款精密的 16 位模数转换器 （ADC），提供许多集成功能，可在测量小传感器信号的应用中降低系统成本和元件数量。该器件具有两个差分或四个单端输入，通过一个柔性输入多路复用器 （MUX）、一个低噪声、可编程增益放大器 （PGA）、两个可编程激励电流源、一个基准电压源、一个振荡器、一个低侧开关和一个精密温度传感器。
*附件：ads1120-q1.pdf

该器件可以以高达每秒2000个样本（SPS）的数据速率执行转换，并具有单周期建立。在 20 SPS 时，数字滤波器可同时提供 50 Hz 和 60 Hz 抑制，适用于嘈杂的工业应用。内部 PGA 提供高达 128 V/V 的增益。该 PGA 使 ADS1120-Q1 非常适合测量小传感器信号的应用，例如电阻温度检测器 （RTD）、热电偶、热敏电阻和桥式传感器。该器件支持在使用 PGA 时测量伪或全差分信号。或者，该器件可以配置为旁路内部PGA，同时仍提供高输入阻抗和高达4 V/V的增益，从而实现单端测量。

在占空比模式下工作且禁用PGA时，功耗低至120 μA。与器件的通信通过模式 1 SPI 兼容接口建立。ADS1120-Q1 采用 TSSOP-16 封装，额定温度范围为 –40°C 至 +125°C。

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：2.3 V 至 5.5 V
• 可编程增益：1 V/V 至 128 V/V
• 可编程数据速率：5 SPS至2 kSPS
• 16 位、无噪声分辨率，20 SPS
• 在 20 SPS 下
  同时抑制 50 Hz 和 60 Hz，采用单周期建立数字滤波器
• 两个差分或四个单端输入
• 双匹配可编程电流源：
  50 μA 至 1.5 mA
• 内部 2.048V 基准电压源：5 ppm/°C （典型值） 漂移
• 内部 2% 精度振荡器
• 内部温度传感器：
  0.5°C（典型值）精度
• SPI 兼容接口（模式 1）

参数

方框图

ADS1120-Q1 是德州仪器推出的汽车级四通道 16 位精密模数转换器（ADC），核心优势为集成可编程增益放大器（PGA）、双可编程激励电流源与低漂移参考电压，专为温度传感器、桥式传感器等小信号测量场景设计，满足汽车应用的功能安全要求与宽温工作需求。

核心参数与特性

• 硬件规格 ：支持两通道差分或四通道单端输入，供电电压范围 2.3V 5.5V；采用 16 引脚 TSSOP 封装（5.0mm×4.4mm），工作温度 -40°C +125°C，符合 AEC-Q100 标准。
• 精度性能 ：16 位无丢失码分辨率，20 SPS 时噪声 - free 性能优异；积分非线性（INL）典型值 8 ppm，增益误差典型值 ±0.015%；内置温度传感器精度达 ±0.5°C（典型值），参考电压漂移 5 ppm/°C（典型值）。
• 速率与增益 ：采样率可配置 52000 SPS，支持正常、占空比、 turbo 三种工作模式；PGA 增益 1128 可调，禁用时仍支持 1~4 倍增益，适配单端测量。
• 功耗与电气特性 ：占空比模式下功耗低至 65 µA（PGA 禁用），正常模式典型功耗 340 µA；内置 2.048V 参考电压，支持外部参考或电源电压作为参考。

功能与工作模式

• 核心功能 ：集成双可编程电流源（50 µA~1.5 mA），适配 RTD 传感器激励；数字滤波器支持 50Hz/60Hz 工频干扰抑制，20 SPS 时可同时 rejection 双频率。
• 性能优化 ：支持单触发与连续转换模式，占空比模式可周期性进入低功耗状态；内置烧断电流源（10 µA），用于传感器故障检测；提供系统监测功能，可测量电源电压与参考电压。
• 灵活配置 ：通过 SPI 接口（模式 1）配置输入通道、增益、采样率等参数；支持偏移校准，可短接 PGA 输入至中值电压进行校准；低侧电源开关可控制桥式传感器供电，降低系统功耗。
• 安全与兼容 ：具备 ESD 防护能力（HBM ±2000V），支持功能安全系统设计，提供相关文档支持。

应用场景

适用于汽车及工业领域的温度测量（热电偶、RTD 等）、压力传感器、应变片等桥式传感器信号采集，以及电池电压 / 电流测量等场景，尤其适配对精度、稳定性与功能安全有严格要求的汽车电子应用。

关键设计要点

• 电源要求 ：模拟电源（AVDD/AVSS）与数字电源（DVDD/DGND）可独立供电，无严格上电顺序；电源引脚需就近配置 0.1 µF 低 ESR 去耦电容，推荐使用多层陶瓷电容。
• 布局建议 ：模拟与数字电路分区布局，减少串扰；模拟输入路径远离数字信号线，差分输入建议配置差分 RC 滤波器；温度传感器相关布线需保证热传导一致性，优化冷端补偿精度。
• 配置方式 ：通过 4 个配置寄存器设置工作参数，支持 Reset、Start/Sync 等 6 种指令控制；SPI 接口支持多设备级联，未使用的数字引脚需接 DVDD 或 DGND，模拟引脚可悬空或接中值电压。