ADS1148-Q1 核心产品信息总结

ADS1148-Q1 是一款高度集成、精密的 16 位模数转换器 （ADC），包括许多集成功能，可降低传感器的系统成本和元件数量 测量应用。该器件具有低噪声、可编程增益放大器 （PGA）、 精密 ΔΣ （ΔΣ） ADC，具有单周期建立数字滤波器和内部 振荡器。ADS1148-Q1集成了一个低漂移基准电压源和两个匹配的可编程激励 电流源 （IDAC）。

该器件提供完全灵活的多路复用器，允许正负 输入要独立选择。此外，多路复用器还集成了传感器烧毁功能 检测、热电偶电压偏置、系统监控和八个通用数字 I/O （GPIO）。PGA 提供高达 128 V/V 的可选增益。这些功能提供了完整的 用于温度传感器测量应用的前端解决方案，包括热电偶、 热敏电阻、电阻温度检测器 （RTD） 和其他小信号测量。这 数字滤波器在单个周期内稳定，以支持使用输入时的快速通道循环 多路复用器，提供高达 2 kSPS 的数据速率。对于 20 SPS 或更低的数据速率， 滤波器都会抑制50 Hz和60 Hz的干扰。
*附件：ads1148-q1.pdf

特性

• 符合汽车应用标准
• AEC-Q100 符合以下标准：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C
  • HBM ESD 分类 2
  • CDM ESD 分类 C5
• 可编程增益：1 V/V 至 128 V/V
• 可编程数据速率：5 SPS至2 kSPS
• 所有数据速率的单周期建立
• 具有 8 个独立可选输入的模拟多路复用器
• 双匹配可编程激励电流源：50 μA 至 1.5 mA
• 内部2.048V基准电压源
• 内部4.096MHz振荡器
• 内部温度传感器
• 传感器开路检测
• 电源和外部基准电压源监控
• 自校准和系统校准
• 8 个通用 I/O
• SPI 兼容串行接口
• 模拟电源：单极性（2.7 V 至 5.25 V）或双极性（±2.5 V）
• 数字电源：2.7 V 至 5.25 V

参数

方框图

ADS1148-Q1 是德州仪器推出的汽车级高精度 16 位 ADC，集成可编程增益放大器（PGA）、参考源、振荡器等多功能，核心优势为宽温适配、高集成度及低噪声，专为汽车场景的传感器信号采集设计。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与通道：16 位分辨率（无丢失码），8 路可独立选择输入通道，支持差分 / 伪差分信号采集
• 采样与转换性能：可编程数据速率 5-2000 SPS；数字滤波器单周期 settling，20 SPS 及以下速率可抑制 50/60 Hz 干扰
• 封装与温度：28 引脚 TSSOP（9.70mm×4.40mm）封装；AEC-Q100 1 级认证，工作温度 -40°C 至 125°C
• 电源与功耗：模拟电源 2.7-5.25 V（单极性）或 ±2.5 V（双极性），数字电源 2.7-5.25 V；3.3 V 供电、20 SPS 速率下典型功耗 1.4 mW，掉电模式电流 0.1-0.2 μA

2. 输入与性能特性

• 输入范围：满量程范围 ±VREF/Gain，VREF 内置 2.048 V（温漂 ±20-50 ppm/°C），PGA 增益 1-128 V/V 可编程
• 静态性能：INL 最大 ±1 LSB， Offset 误差校准后 ±1 LSB；共模抑制比（CMRR）直流下 90-100 dB，电源抑制比（PSRR）100 dB
• 动态性能：20 SPS 速率下输入参考噪声低至 0.49 μVpp（Gain=128）；THD 性能优异，适配小信号高精度采集
• 输入特性：输入电容 40 pF（采样模式）/4 pF（保持模式），输入泄漏电流最大 100 pA，高输入阻抗适配各类传感器

3. 集成功能参数

• 激励电流源：双路匹配可编程 IDAC，输出范围 50 μA-1.5 mA，电流匹配度 ±0.2%，支持传感器 excitation
• 辅助功能：内置温度传感器（405 μV/°C 系数）、开路传感器检测（0.5/2/10 μA burnout 电流）、电源与参考源监测
• 数字接口：SPI 兼容串行接口，支持连续 / 单次数据读取，8 路 GPIO 可复用为模拟输入或数字 I/O

二、关键功能特性

1. 高集成与灵活配置

• 一体化前端：集成 PGA、2.048 V 低漂参考源、4.096 MHz 内部振荡器，减少外部元件数量
• 多模式校准：支持自校准（SELFOCAL）、系统偏移校准（SYSOCAL）、系统增益校准（SYSGCAL），24 位校准寄存器提升精度
• 通道与增益适配：8 路输入可灵活配置正负输入端，PGA 增益 1-128 级可调，适配热电偶、RTD、桥路等不同传感器输出

2. 汽车级可靠性设计

• 防护性能：HBM ESD 等级 2（±2000 V），CDM ESD 等级 C5（±750 V），满足汽车电子电磁兼容要求
• 宽温稳定：关键参数（增益、偏移、参考源）温漂低，全温范围（-40°C 至 125°C）性能一致性优异
• 故障检测：支持开路传感器检测、电源监测功能，适配汽车安全相关应用的诊断需求

3. 低噪声与高精度优化

• 滤波设计：内置 EMI 滤波器与可编程数字滤波器，兼顾抗干扰与响应速度
• 低噪声架构：PGA 采用斩波稳定技术， Offset 漂移低至 15 nV/°C（Gain=128），适配微伏级小信号采集
• ratiometric 测量支持：缓冲参考输入，可实现与传感器激励源同源的比率测量，抵消漂移误差

三、典型应用场景

• 汽车温度测量：热电偶 / RTD / 热敏电阻 - based 排气温度、电池温度监测
• 尾气传感： soot、NOₓ、NH₃、O₂ 等排气污染物传感器信号采集
• 电池管理系统（BMS）：电池电压、电流监测
• 工业控制扩展：多通道电压 / 电流监测、工业自动化传感器信号采集

四、设计与使用建议

1. 输入与参考设计

• 输入调理：建议前端添加 RC 抗混叠滤波器（R≤10 kΩ，C 优先选 C0G/NPO 型），限制输入电流保护器件
• 参考配置：内置参考源需在 VREFOUT 与 VREFCOM 间并联 1-47 μF 电容稳定；外部参考需满足 0.5 V 至 (AVDD-AVSS-1) V 范围
• 共模电压：单极性供电时输入共模电压需靠近 mid-supply，避免超出 PGA 线性范围

2. 电源与布线

• 电源配置：模拟 / 数字电源独立供电，各电源引脚就近并联 0.1 μF 去耦电容；优先使用 LDO 供电降低纹波
• PCB 布局：划分模拟 / 数字区域，避免数字信号与模拟输入、参考线路交叉；接地采用单点连接，参考源与滤波器靠近器件摆放

3. 校准与模式选择

• 校准时机：上电后、温度变化、增益 / 通道切换后建议执行校准，提升测量精度
• 速率选择：高精度场景选 5-20 SPS（低噪声、工频抑制），快速响应场景选 1000-2000 SPS
• 功能配置：通过寄存器灵活配置 IDAC 电流、GPIO 功能、滤波器模式，适配不同传感器需求