ADS1018 12 位低功耗模数转换器技术规格与应用总结

该ADS1018是一款精密、低功耗、12 位、无噪声的模数转换器 （ADC），采用超小型、无引脚 X2QFN-10 或 VSSOP-10 封装，提供测量最常见传感器信号所需的所有功能。该ADS1018集成了可编程增益放大器 （PGA）、基准电压源、振荡器和高精度温度传感器。这些特性以及 2 V 至 5.5 V 的宽电源范围使该ADS1018非常适合功率和空间受限的传感器测量应用。
*附件：ads1018.pdf

该ADS1018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，允许以高分辨率测量大信号和小信号。输入多路复用器（多路复用器）允许测量两个差分或四个单端输入。高精度温度传感器用于系统级温度监测，或热电偶的冷端补偿。

ADS1018在连续转换模式下运行，也可以在转换后自动关闭的单次模式下运行。单次模式可显着降低空闲期间的电流消耗。数据通过串行外设接口 （SPI™） 传输。

特性

• 超小型 X2QFN 封装
  2 mm × 1.5 mm × 0.4 mm
• 12 位无噪声分辨率
• 宽电源范围：2 V 至 5.5 V
• 低电流消耗：
  • 连续模式：仅 150 μA
  • 单次模式：自动掉电
• 可编程数据速率：128 SPS 至 3300 SPS
• 单周期建立
• 内部低漂移基准电压源
• 内部温度传感器：
  2°C（最大值）误差
• 内部振荡器
• 内部 PGA
• 四个单端或两个差分输入
• 指定温度：–40°C 至 +125°C

参数

方框图

一、产品概述

ADS1018 是德州仪器（TI）推出的超小型低功耗 12 位模数转换器（ADC），核心优势为集成度高、功耗低、封装小巧，内置可编程增益放大器（PGA）、电压基准、振荡器及高精度温度传感器，适用于温度测量、便携式仪器、工业自动化等对功耗和空间敏感的场景。文档版本为 SBAS526D，最初发布于 2012 年 11 月，2019 年 9 月修订，工作温度范围 - 40°C 至 125°C。

二、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• 分辨率与采样率 ：12 位无失码分辨率，采样率可编程（128 SPS-3300 SPS），单周期建立时间，适配不同速率需求。
• 输入与增益 ：支持 4 路单端或 2 路差分输入，PGA 可编程增益对应满量程范围（FSR）±0.256 V 至 ±6.144 V，最小 LSB 尺寸 0.125 mV，适配大小信号测量。
• 精度指标 ：积分非线性（INL）最大 0.5 LSB，偏移误差最大 ±0.5 LSB，增益误差最大 0.25%，温度传感器误差最大 ±2°C，测量精度优异。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：单电源 2 V-5.5 V，绝对最大供电电压 7 V，适配多种电源场景。
• 功耗表现 ：连续模式功耗仅 150 μA（典型值），单触发模式自动掉电，掉电电流低至 0.5 μA（典型值），功耗控制出色。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：提供 10 引脚 X2QFN（尺寸 1.50 mm×2.00 mm）和 10 引脚 VSSOP（尺寸 3.00 mm×3.00 mm）两种小型封装，满足空间受限场景。
• 可靠性 ：ESD 防护电压 ±4000 V（人体模型 HBM）、±1000 V（充电器件模型 CDM）；结温最高 150°C，热稳定性良好。

4. 接口特性

• 通信接口 ：兼容 SPI 协议，支持 3 线或 4 线模式，DOUT/DRDY 引脚兼具数据输出和数据就绪指示功能，简化时序控制。
• 数据格式 ：12 位二进制补码输出，左对齐于 16 位数据字，支持 16 位或 32 位数据传输周期，32 位模式可同步读取配置寄存器。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

基于 ΔΣ 调制器架构，集成输入多路选择器、PGA、内部基准和数字滤波器，无需外部时钟和基准器件，简化外围电路；内置温度传感器可用于系统测温或热电偶冷端补偿。

2. 主要工作模式

• 连续转换模式 ：持续进行模数转换，转换完成后自动更新数据寄存器，适用于高速连续采样场景。
• 单触发模式 ：收到触发指令后执行一次转换，完成后自动掉电，显著降低空闲期功耗，适配周期性采样需求。
• 温度传感器模式 ：通过配置寄存器启用，温度数据以 12 位结果输出，分辨率 0.125°C，支持 - 40°C 至 125°C 测温。

3. 关键功能细节

• 集成外设 ：内置低漂移电压基准（无需外部基准）、1 MHz 振荡器（无需外部时钟），减少外部元器件数量。
• 灵活配置 ：通过配置寄存器可设置输入通道、增益、采样率、工作模式等参数，支持自定义测量方案。
• 数据就绪指示 ：DOUT/DRDY 引脚低电平表示转换完成，可直接触发微控制器读取数据，简化同步逻辑。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 温度测量（热电偶、热敏电阻、冷端补偿）、便携式仪器、工厂自动化与过程控制、传感器信号采集等。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：VDD 引脚需就近并联 0.1 μF 去耦电容，推荐使用多层陶瓷电容（MLCC），降低电源噪声影响。
• 输入设计 ：模拟输入需避免超压（范围 GND-0.3 V 至 VDD+0.3 V），建议添加 RC 滤波电路抑制噪声和混叠，滤波电阻值建议低于 1 kΩ 以减少误差。
• 布线建议 ：分离模拟与数字电路区域，采用完整地平面，避免数字信号干扰模拟输入；温度传感器应用需保证冷端热稳定性，优化 PCB 布局减少热梯度。