ADS1115-Q1 汽车级模数转换器技术文档总结

ADS1113-Q1、ADS1114-Q1和ADS1115-Q1设备（ADS111x-Q1）是高精度、低功耗、16位、I 型的^2^兼容C的模拟数字转换器（ADC），提供VSSOP-10和UQFN-10封装。ADS111x-Q1 器件集成了低漂移电压参考和振荡器。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，加上宽广的供电范围，使ADS111x-Q1非常适合功率和空间受限的传感器测量应用。
*附件：ads1115-q1.pdf

ADS111x-Q1 可执行高达 860 采样率/秒（SPS）的数据转换。PGA提供从±256 mV到±6.144 V的输入范围，支持精确的大信号和小信号测量。ADS1115-Q1 配备了输入多路复用器（MUX），可实现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。

特性

• AEC-Q100符合汽车应用资格：
  • 温度等级1：–40°C至+125°C，T一个
• 功能安全-具备
  • 提供辅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 到 860 SPS
• 单周期沉降
• 内部低漂移电压参考
• 内部振荡器
• 我^2^C 接口：四个可引脚选择的地址
• 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

‌一、产品概述‌
ADS111x-Q1系列是德州仪器推出的汽车级、低功耗、16位精密模数转换器，采用I2C兼容接口。该系列专为空间和功耗受限的传感器测量应用而设计，集成了低漂移电压基准和振荡器，在小型封装中提供高精度和低功耗特性。

‌二、核心特性‌

• ‌汽车级认证‌：AEC-Q100 Grade 1认证（-40°C至+125°C）
• ‌功能安全能力‌：提供支持功能安全系统设计的文档
• ‌宽电源范围‌：2.0V至5.5V
• ‌低功耗‌：
  • 连续转换模式：150μA（典型值）
  • 掉电模式：0.5μA（典型值）
• ‌可编程数据速率‌：8SPS至860SPS
• ‌单周期稳定‌
• ‌内部低漂移电压基准‌
• ‌内部振荡器‌
• ‌I2C接口‌：四个引脚可选地址
• ‌器件系列‌：
  • 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）

‌三、应用领域‌

• 无处理器的摄像头模块
• 汽车中心信息显示器
• 汽车组合仪表显示器
• 通用电压和电流监控

‌四、技术规格详解‌

‌4.1 电气特性‌

• ‌绝对最大额定值‌：
  • AVDD至AVSS：-0.3V至+5.5V
  • 模拟输入电压：GND-0.3V至VDD+0.3V
  • 数字输入电压：GND-0.3V至5.5V
  • 输入电流：±10mA

‌4.2 模拟输入特性‌

• ‌满量程输入范围‌：
  • ±6.144V、±4.096V、±2.048V、±1.024V、±0.512V、±0.256V
• ‌共模输入阻抗‌：6MΩ（FSR=±2.048V时）
• ‌差分输入阻抗‌：4.9MΩ（FSR=±2.048V时）
• ‌LSB尺寸‌：187.5μV（FSR=±6.144V时）

‌4.3 系统性能‌

• ‌分辨率‌：16位（无失码）
• ‌数据速率‌：8、16、32、64、128、250、475、860 SPS
• ‌积分非线性‌：1LSB（DR=8SPS，FSR=±2.048V时）

‌4.4 噪声性能‌

• ‌输入参考噪声‌：187.5μV（FSR=±6.144V，DR=8SPS时）

‌五、功能模块‌

‌ 5.1 输入多路复用器（ADS1115-Q1） ‌

• 支持4个单端或2个差分输入测量
• 可通过MUX[2:0]位配置

‌ 5.2 可编程增益放大器（ADS1114-Q1和ADS1115-Q1） ‌

• 增益范围：±6.144V至±0.256V
• 提供精确的大信号和小信号测量能力

‌ 5.3 数字比较器（ADS1114-Q1和ADS1115-Q1） ‌

• 可配置为传统比较器或窗口比较器
• 支持锁存和非锁存模式

‌六、工作模式‌

‌6.1 单次转换模式‌

• 按需执行单次转换
• 转换完成后进入掉电状态
• 适用于需要周期性转换或转换间有长空闲期的系统

‌6.2 连续转换模式‌

• 自动连续执行转换
• 转换速率等于编程的数据速率

‌七、封装信息‌

• ‌封装类型‌：
  • DGS（VSSOP，10引脚）：3.00mm×3.00mm
  • NKS（UQFN，10引脚）：1.60mm×2.00mm

‌八、I2C接口特性‌

• ‌兼容模式‌：标准模式、快速模式、高速模式
• ‌时钟频率‌：
  • 快速模式：0.01MHz至0.4MHz
  • 高速模式：0.01MHz至3.4MHz

‌九、寄存器映射‌

‌9.1 地址指针寄存器‌

• 用于选择要访问的寄存器
• P[1:0]位定义：
  • 00b：转换寄存器
  • 01b：配置寄存器
  • 10b：低阈值寄存器
  • 11b：高阈值寄存器

‌9.2 转换寄存器‌

• 16位二进制补码格式
• 包含最后一次转换的结果

‌9.3 配置寄存器‌

• 控制操作模式、输入选择、数据速率、满量程范围和比较器模式

‌ 9.4 阈值寄存器（ADS1114-Q1和ADS1115-Q1） ‌

• 设置比较器功能的上下限阈值

‌十、应用设计建议‌

‌10.1 输入保护‌

• 内置ESD保护二极管
• 可承受连续电流高达10mA
• 建议使用外部肖特基二极管和串联电阻来限制输入电流

‌10.2 模拟输入滤波‌

• 使用一阶RC滤波器
• 限制采样过程中的混叠效应
• 减少外部噪声对测量的影响

‌10.3 电源去耦‌

• 至少使用0.1μF旁路电容
• 建议使用多层陶瓷芯片电容

‌十一、布局指南‌

• 分离模拟和数字信号
• 提供良好的接地返回路径
• 使用旁路电容减少高频噪声
• 匹配差分输入的布线

该系列器件特别适用于汽车电子系统中需要高精度、低功耗且工作环境要求严格的传感器测量应用场景，特别是在空间受限的设计中表现出色。