ADS1013-Q1、ADS1014-Q1 和 ADS1015-Q1（ADS101x-Q1）是精密、低功耗、12位、I-2C 兼容的模擬轉數字轉換器（ADC），提供 VSSOP-10 和 UQFN-10 封裝。ADS101x-Q1 集成了低漂移電壓參考和振蕩器。ADS1014-Q1和ADS1015-Q1還集成了可編程增益放大器（PGA）和數字比較器。這些特性，加上寬廣的工作供電范圍，對于功率和空間受限的傳感器測量應用非常有用。
*附件：ads1015-q1.pdf

ADS101x-Q1 的數據速率最高可達每秒 3300 采樣（SPS）。PGA提供從±256 mV到±6.144 V的輸入范圍，支持精確的大信號和小信號測量。ADS1015-Q1 配備了輸入多路復用器（MUX），可實現兩個差分或四個單端輸入測量。使用ADS1014-Q1和ADS1015-Q1中的數字比較器進行欠壓和過壓檢測。

特性

• AEC-Q100符合汽車應用資格：
  • 溫度等級1：–40°C至+125°C，T A
• 功能安全-具備
  • 提供輔助功能安全系統設計的文檔
• 無噪聲分辨率：12位
• 寬電源范圍：2.0 V至5.5 V
• 低電流消耗：150 μA（連續轉換模式）
• 可編程數據速率：128 SPS 至 3.3 kSPS
• 單周期沉降
• 內部低漂移電壓參考
• 內部振蕩器
• I 2C 接口：四個引腳可選地址
• 設備系列：
  • ADS1013-Q1：1個單端（SE）或差動輸入（DE）
  • ADS1014-Q1：1個單端或差分輸入，帶比較器和PGA
  • ADS1015-Q1：4個單端或2個差分輸入，帶比較器和PGA

參數

方框圖

ADS1013-Q1/ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 是德州儀器（TI）推出的汽車級高精度 12 位模數轉換器（ADC）系列，核心優勢為低功耗、集成參考源與振蕩器，支持 I2C 兼容接口，部分型號含可編程增益放大器（PGA）與數字比較器，適配汽車顯示、傳感器信號采集、通用電壓 / 電流監測等場景，符合 AEC-Q100 標準，工作溫度覆蓋 - 40°C~125°C。

一、核心產品參數

1. 基礎性能指標

• 分辨率與采樣率 ：均為 12 位無失碼分辨率，采樣率可編程（128/250/490/920/1600/2400/3300 SPS），單周期穩定，轉換時間與采樣率成反比。
• 輸入與增益 ：ADS1013-Q1 無 PGA，固定 FSR±2.048V；ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 含 PGA，FSR 可選 ±0.256V~±6.144V（最小 LSB 0.125mV）；ADS1013-Q1/ADS1014-Q1 支持 1 路差分 / 單端輸入，ADS1015-Q1 支持 2 路差分 / 4 路單端輸入。
• 精度指標 ：積分非線性（INL）最大 0.5 LSB，偏移誤差最大 ±0.5 LSB，增益誤差最大 0.25% FSR；通道匹配誤差 0.25 LSB，溫漂特性優異（偏移溫漂 0.005 LSB/°C，增益溫漂 5 ppm/°C）。
• 動態性能 ：輸入阻抗隨 FSR 變化（100 kΩ10 MΩ），共模抑制比高，輸出噪聲密度低，0.1Hz10Hz 帶寬噪聲 3 μVPP，抗干擾能力強。

2. 環境與封裝

• 工作溫度：-40°C~125°C（汽車級溫度等級 1），適配惡劣工況；
• 封裝形式：10 引腳 VSSOP（DGS，3mm×4.9mm）、10 引腳 UQFN（NKS，2mm×1.6mm），RoHS 兼容，MSL 等級 2，峰值回流溫度 260°C；
• ESD 防護：人體模型（HBM）±2000V，充電器件模型（CDM）±500V~±750V，防護性能可靠；
• 功耗：連續轉換模式 150 μA（3.3V），掉電模式功耗低至 0.5 μA，節能效果顯著。

二、關鍵功能特性

1. 多通道與輸入配置

• 通道差異：ADS1015-Q1 含輸入多路選擇器（MUX），支持 4 路單端（AIN0~AIN3）或 2 路差分輸入，可配置輸入與 GND 或 AIN3 參考；ADS1013-Q1/ADS1014-Q1 僅支持 1 路差分（AIN0+/AIN1-）或單端輸入（AIN1 需外接 GND）。
• 輸入保護：模擬輸入內置 ESD 二極管，允許電壓范圍 GND-0.3V~VDD+0.3V，超出范圍需外接肖特基二極管與限流電阻。

2. 靈活接口與控制

• 通信接口：I2C 兼容兩線串行接口，支持標準模式（100kbps）、快速模式（400kbps）、高速模式（3.4Mbps），SDA/SCL 引腳為開漏輸出，需外接上拉電阻（1kΩ~10kΩ）。
• 地址配置：通過 ADDR 引腳可選擇 4 種 I2C 地址（GND/VDD/SDA/SCL 對應不同地址），支持多器件共總線，最多 4 個器件級聯。
• 數據格式：輸出為二進制補碼，左對齊 16 位寄存器格式，正滿量程輸出 7FFh，負滿量程輸出 800h，單端輸入僅使用正碼范圍（000h~7FFh）。

3. 增強功能特性

• 比較器功能（ADS1014-Q1/ADS1015-Q1）：支持傳統比較器（超閾值觸發）與窗口比較器（超上限或低于下限觸發），可配置鎖存模式、觸發極性與連續觸發次數（1/2/4 次），ALERT/RDY 引腳兼具比較器輸出與轉換就緒功能。
• 工作模式：支持連續轉換與單次轉換模式，單次轉換后自動掉電，可通過占空比控制進一步降低功耗（例如 3300 SPS 采樣率配合 128 SPS 觸發頻率，功耗降至 1/25）；支持 I2C 通用呼叫復位（06h 命令）。

三、應用與設計要點

1. 典型應用場景

• 汽車電子：車載攝像頭模塊、中控信息顯示、儀表盤傳感器信號采集；
• 工業與通用：閉環伺服控制、數據采集系統、低功耗傳感器節點（如溫濕度、壓力傳感器）；
• 電流監測：通過分流電阻實現雙向電流測量（配合運放電平轉換），測量精度可達 ±0.11%（校準后）。

2. 硬件設計建議

• 供電與去耦 ：電源電壓 2.0V~5.5V，需在 VDD 引腳就近放置 0.1μF 去耦電容，避免電源噪聲耦合；電源穩定后需等待 50μs 再通信，確保上電復位完成。
• 輸入驅動：高阻抗信號源需加緩沖器，建議在模擬輸入端添加 RC 低通濾波器（截止頻率建議為采樣率的 1~10 倍），抑制混疊與電磁干擾（EMI）。
• 布局規范：模擬區域與數字區域嚴格分區，I2C 信號線遠離高頻信號；差分輸入布線需匹配長度， unused 引腳可懸空或接地；UQFN 封裝裸露焊盤需焊接至接地平面，提升散熱與抗干擾性能。

3. 軟件與配置

• 寄存器配置：通過 I2C 接口配置工作模式、采樣率、FSR、輸入通道等；關鍵寄存器包括轉換寄存器（存儲采樣結果）、配置寄存器（控制核心參數）、閾值寄存器（比較器閾值，ADS1014-Q1/ADS1015-Q1 專屬）。
• 同步與觸發：連續轉換模式下數據實時更新，單次轉換模式通過寄存器命令觸發；ALERT/RDY 引腳可配置為轉換就緒脈沖（連續模式）或比較器警報（需設置閾值寄存器）。
• 多器件級聯：利用 ADDR 引腳配置不同 I2C 地址，最多 4 個器件共享同一 I2C 總線，需注意總線電容與上拉電阻匹配。

四、產品優勢與選型適配

• 核心優勢：汽車級可靠性（AEC-Q100 認證），寬溫工作；集成參考源與振蕩器，外部元件少；低功耗設計（掉電模式 0.5 μA），適配電池供電設備；ADS1015-Q1 多通道設計節省 PCB 空間，比較器功能簡化閾值監測電路。
• 選型建議：無 PGA 需求選 ADS1013-Q1；需 PGA 與比較器選 ADS1014-Q1（單通道）或 ADS1015-Q1（多通道）；汽車電子場景優先選擇，工業低功耗高精度場景同樣適用。