ADS1148-Q1 是一款高度集成、精密的 16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），包括許多集成功能，可降低傳感器的系統(tǒng)成本和元件數(shù)量 測(cè)量應(yīng)用。該器件具有低噪聲、可編程增益放大器 （PGA）、 精密 ΔΣ （ΔΣ） ADC，具有單周期建立數(shù)字濾波器和內(nèi)部 振蕩器。ADS1148-Q1集成了一個(gè)低漂移基準(zhǔn)電壓源和兩個(gè)匹配的可編程激勵(lì) 電流源 （IDAC）。

該器件提供完全靈活的多路復(fù)用器，允許正負(fù) 輸入要獨(dú)立選擇。此外，多路復(fù)用器還集成了傳感器燒毀功能 檢測(cè)、熱電偶電壓偏置、系統(tǒng)監(jiān)控和八個(gè)通用數(shù)字 I/O （GPIO）。PGA 提供高達(dá) 128 V/V 的可選增益。這些功能提供了完整的 用于溫度傳感器測(cè)量應(yīng)用的前端解決方案，包括熱電偶、 熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器 （RTD） 和其他小信號(hào)測(cè)量。這 數(shù)字濾波器在單個(gè)周期內(nèi)穩(wěn)定，以支持使用輸入時(shí)的快速通道循環(huán) 多路復(fù)用器，提供高達(dá) 2 kSPS 的數(shù)據(jù)速率。對(duì)于 20 SPS 或更低的數(shù)據(jù)速率， 濾波器都會(huì)抑制50 Hz和60 Hz的干擾。
*附件：ads1148-q1.pdf

特性

• 符合汽車(chē)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)
• AEC-Q100 符合以下標(biāo)準(zhǔn)：
  • 溫度等級(jí) 1：–40°C 至 +125°C
  • HBM ESD 分類(lèi) 2
  • CDM ESD 分類(lèi) C5
• 可編程增益：1 V/V 至 128 V/V
• 可編程數(shù)據(jù)速率：5 SPS至2 kSPS
• 所有數(shù)據(jù)速率的單周期建立
• 具有 8 個(gè)獨(dú)立可選輸入的模擬多路復(fù)用器
• 雙匹配可編程激勵(lì)電流源：50 μA 至 1.5 mA
• 內(nèi)部2.048V基準(zhǔn)電壓源
• 內(nèi)部4.096MHz振蕩器
• 內(nèi)部溫度傳感器
• 傳感器開(kāi)路檢測(cè)
• 電源和外部基準(zhǔn)電壓源監(jiān)控
• 自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)
• 8 個(gè)通用 I/O
• SPI 兼容串行接口
• 模擬電源：?jiǎn)螛O性（2.7 V 至 5.25 V）或雙極性（±2.5 V）
• 數(shù)字電源：2.7 V 至 5.25 V

參數(shù)

方框圖

ADS1148-Q1 是德州儀器推出的汽車(chē)級(jí)高精度 16 位 ADC，集成可編程增益放大器（PGA）、參考源、振蕩器等多功能，核心優(yōu)勢(shì)為寬溫適配、高集成度及低噪聲，專(zhuān)為汽車(chē)場(chǎng)景的傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)。

一、核心產(chǎn)品參數(shù)

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• 分辨率與通道：16 位分辨率（無(wú)丟失碼），8 路可獨(dú)立選擇輸入通道，支持差分 / 偽差分信號(hào)采集
• 采樣與轉(zhuǎn)換性能：可編程數(shù)據(jù)速率 5-2000 SPS；數(shù)字濾波器單周期 settling，20 SPS 及以下速率可抑制 50/60 Hz 干擾
• 封裝與溫度：28 引腳 TSSOP（9.70mm×4.40mm）封裝；AEC-Q100 1 級(jí)認(rèn)證，工作溫度 -40°C 至 125°C
• 電源與功耗：模擬電源 2.7-5.25 V（單極性）或 ±2.5 V（雙極性），數(shù)字電源 2.7-5.25 V；3.3 V 供電、20 SPS 速率下典型功耗 1.4 mW，掉電模式電流 0.1-0.2 μA

2. 輸入與性能特性

• 輸入范圍：滿量程范圍 ±VREF/Gain，VREF 內(nèi)置 2.048 V（溫漂 ±20-50 ppm/°C），PGA 增益 1-128 V/V 可編程
• 靜態(tài)性能：INL 最大 ±1 LSB， Offset 誤差校準(zhǔn)后 ±1 LSB；共模抑制比（CMRR）直流下 90-100 dB，電源抑制比（PSRR）100 dB
• 動(dòng)態(tài)性能：20 SPS 速率下輸入?yún)⒖荚肼暤椭?0.49 μVpp（Gain=128）；THD 性能優(yōu)異，適配小信號(hào)高精度采集
• 輸入特性：輸入電容 40 pF（采樣模式）/4 pF（保持模式），輸入泄漏電流最大 100 pA，高輸入阻抗適配各類(lèi)傳感器

3. 集成功能參數(shù)

• 激勵(lì)電流源：雙路匹配可編程 IDAC，輸出范圍 50 μA-1.5 mA，電流匹配度 ±0.2%，支持傳感器 excitation
• 輔助功能：內(nèi)置溫度傳感器（405 μV/°C 系數(shù)）、開(kāi)路傳感器檢測(cè)（0.5/2/10 μA burnout 電流）、電源與參考源監(jiān)測(cè)
• 數(shù)字接口：SPI 兼容串行接口，支持連續(xù) / 單次數(shù)據(jù)讀取，8 路 GPIO 可復(fù)用為模擬輸入或數(shù)字 I/O

二、關(guān)鍵功能特性

1. 高集成與靈活配置

• 一體化前端：集成 PGA、2.048 V 低漂參考源、4.096 MHz 內(nèi)部振蕩器，減少外部元件數(shù)量
• 多模式校準(zhǔn)：支持自校準(zhǔn)（SELFOCAL）、系統(tǒng)偏移校準(zhǔn)（SYSOCAL）、系統(tǒng)增益校準(zhǔn)（SYSGCAL），24 位校準(zhǔn)寄存器提升精度
• 通道與增益適配：8 路輸入可靈活配置正負(fù)輸入端，PGA 增益 1-128 級(jí)可調(diào)，適配熱電偶、RTD、橋路等不同傳感器輸出

2. 汽車(chē)級(jí)可靠性設(shè)計(jì)

• 防護(hù)性能：HBM ESD 等級(jí) 2（±2000 V），CDM ESD 等級(jí) C5（±750 V），滿足汽車(chē)電子電磁兼容要求
• 寬溫穩(wěn)定：關(guān)鍵參數(shù)（增益、偏移、參考源）溫漂低，全溫范圍（-40°C 至 125°C）性能一致性優(yōu)異
• 故障檢測(cè)：支持開(kāi)路傳感器檢測(cè)、電源監(jiān)測(cè)功能，適配汽車(chē)安全相關(guān)應(yīng)用的診斷需求

3. 低噪聲與高精度優(yōu)化

• 濾波設(shè)計(jì)：內(nèi)置 EMI 濾波器與可編程數(shù)字濾波器，兼顧抗干擾與響應(yīng)速度
• 低噪聲架構(gòu)：PGA 采用斬波穩(wěn)定技術(shù)， Offset 漂移低至 15 nV/°C（Gain=128），適配微伏級(jí)小信號(hào)采集
• ratiometric 測(cè)量支持：緩沖參考輸入，可實(shí)現(xiàn)與傳感器激勵(lì)源同源的比率測(cè)量，抵消漂移誤差

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 汽車(chē)溫度測(cè)量：熱電偶 / RTD / 熱敏電阻 - based 排氣溫度、電池溫度監(jiān)測(cè)
• 尾氣傳感： soot、NO?、NH?、O? 等排氣污染物傳感器信號(hào)采集
• 電池管理系統(tǒng)（BMS）：電池電壓、電流監(jiān)測(cè)
• 工業(yè)控制擴(kuò)展：多通道電壓 / 電流監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化傳感器信號(hào)采集

四、設(shè)計(jì)與使用建議

1. 輸入與參考設(shè)計(jì)

• 輸入調(diào)理：建議前端添加 RC 抗混疊濾波器（R≤10 kΩ，C 優(yōu)先選 C0G/NPO 型），限制輸入電流保護(hù)器件
• 參考配置：內(nèi)置參考源需在 VREFOUT 與 VREFCOM 間并聯(lián) 1-47 μF 電容穩(wěn)定；外部參考需滿足 0.5 V 至 (AVDD-AVSS-1) V 范圍
• 共模電壓：?jiǎn)螛O性供電時(shí)輸入共模電壓需靠近 mid-supply，避免超出 PGA 線性范圍

2. 電源與布線

• 電源配置：模擬 / 數(shù)字電源獨(dú)立供電，各電源引腳就近并聯(lián) 0.1 μF 去耦電容；優(yōu)先使用 LDO 供電降低紋波
• PCB 布局：劃分模擬 / 數(shù)字區(qū)域，避免數(shù)字信號(hào)與模擬輸入、參考線路交叉；接地采用單點(diǎn)連接，參考源與濾波器靠近器件擺放

3. 校準(zhǔn)與模式選擇

• 校準(zhǔn)時(shí)機(jī)：上電后、溫度變化、增益 / 通道切換后建議執(zhí)行校準(zhǔn)，提升測(cè)量精度
• 速率選擇：高精度場(chǎng)景選 5-20 SPS（低噪聲、工頻抑制），快速響應(yīng)場(chǎng)景選 1000-2000 SPS
• 功能配置：通過(guò)寄存器靈活配置 IDAC 電流、GPIO 功能、濾波器模式，適配不同傳感器需求