ADS1114L和ADS1115L （ADS111xL） 是精密、低功耗、16 位、I2C 兼容的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），采用超小型 12 引腳 DSBGA 和 10 引腳 VSSOP 封裝。ADS111xL 集成了低漂移基準(zhǔn)電壓源和振蕩器。ADS111xL 還集成了可編程增益放大器 （PGA） 和數(shù)字比較器。這些功能以及器件寬工作電源范圍適用于功率和空間受限的傳感器測(cè)量應(yīng)用。

ADS111xL 以高達(dá)每秒 860 個(gè)樣本 （SPS） 的數(shù)據(jù)速率執(zhí)行轉(zhuǎn)換。PGA 提供 ±256 mV 至 ±6.144 V 的輸入范圍，可實(shí)現(xiàn)精確的大信號(hào)和小信號(hào)測(cè)量。該ADS1115L具有輸入多路復(fù)用器（MUX），允許兩個(gè)差分或四個(gè)單端輸入測(cè)量。使用ADS111xL中的數(shù)字比較器進(jìn)行欠壓和過壓檢測(cè)。
*附件：ads1114l.pdf

特性

• 電源電壓范圍：2.0 V 至 3.6 V
• 低電流消耗：
  • 150 μA（連續(xù)轉(zhuǎn)換模式）
• 可編程數(shù)據(jù)速率：8 SPS至860 SPS
• 單周期穩(wěn)定
• 內(nèi)部低漂移基準(zhǔn)電壓源
• 內(nèi)部振蕩器
• 帶ALERT輸出引腳的數(shù)字比較器
• I2C接口：
  • 四個(gè)引腳可選地址
  • 與 1.8V I2C 總線電壓兼容
• 工作溫度范圍：
  • –40°C 至 +125°C

參數(shù)

方框圖

ADS1114L/ADS1115L 是德州儀器（TI）推出的 超小型、低功耗、16 位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）家族 ，核心優(yōu)勢(shì)為集成可編程增益放大器（PGA）、數(shù)字比較器、內(nèi)部低漂移基準(zhǔn)電壓源與振蕩器，支持 I2C 高速接口（兼容 1.8V 總線電壓），適配系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、可穿戴設(shè)備、工業(yè)傳感等對(duì)精度、功耗、尺寸有嚴(yán)苛要求的場(chǎng)景，工作溫度覆蓋 -40°C~+125°C，兼具高性能與環(huán)境適應(yīng)性。

一、核心特性與器件分類

1. 共性核心特性

• 精度與采樣性能 ：
  • 分辨率：16 位（無失碼），積分非線性（INL）最大 1 LSB，偏移誤差 ±3 LSB（差分輸入），增益誤差 ±0.15%（25°C 時(shí)），確保高精度測(cè)量；
  • 采樣率：可編程 8~860 SPS（860 SPS 最高），單周期穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換時(shí)間 = 1 / 采樣率（如 860 SPS 對(duì)應(yīng)～1.16 ms 轉(zhuǎn)換時(shí)間）；
  • 輸入范圍：PGA 支持 ±0.256V~±6.144V 全量程（FSR），適配大小信號(hào)測(cè)量（如 ±2.048V 對(duì)應(yīng) LSB 為 62.5 μV，±0.256V 對(duì)應(yīng) LSB 為 7.8125 μV）。
• 低功耗與小尺寸 ：
  • 功耗：連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下典型 150 μA，掉電模式僅 1.2 μA，3.3V 供電時(shí)功率 dissipation 約 0.5 mW，適配電池供電設(shè)備；
  • 封裝：提供 12 引腳 DSBGA（1.47mm×1.03mm）與 10 引腳 VSSOP（3.00mm×4.9mm）兩種超小型封裝，節(jié)省 PCB 空間（DSBGA 封裝適合極致空間約束場(chǎng)景）。
• 集成功能 ：
  • 模擬前端：ADS1115L 含輸入多路復(fù)用器（MUX），支持 2 路差分或 4 路單端輸入；ADS1114L 支持 1 路差分或 1 路單端輸入（單端需 AIN1 外接 GND）；
  • 數(shù)字比較器：帶 ALERT/RDY 輸出引腳，支持傳統(tǒng)比較器（過壓 / 欠壓檢測(cè)）與窗口比較器模式，可配置鎖存功能（斷言后需讀數(shù)據(jù)或 SMBus 響應(yīng)清除）與觸發(fā)次數(shù)（1/2/4 次超限觸發(fā)）；
  • 輔助功能：內(nèi)部低漂移電壓基準(zhǔn)（無需外部基準(zhǔn)）、1 MHz 振蕩器（無需外部時(shí)鐘），共模抑制比（CMRR）達(dá) 105 dB（直流，F(xiàn)SR=±0.256V），抗干擾能力強(qiáng)。
• 接口與可靠性 ：
  • I2C 接口：支持標(biāo)準(zhǔn)模式（100 kHz）與快速模式（400 kHz），4 種引腳可選地址（ADDR 接 GND/VDD/SDA/SCL），兼容 1.8V I2C 總線電壓；
  • 錯(cuò)誤檢測(cè)：I2C 超時(shí)復(fù)位（25 ms 空閑自動(dòng)復(fù)位），支持 SMBus 警報(bào)響應(yīng)（多器件共享 ALERT 引腳時(shí)仲裁）；
  • 防護(hù)：ESD 防護(hù)等級(jí) HBM ±2000V、CDM ±500V，滿足工業(yè)級(jí)可靠性要求。

2. 器件分類（按通道數(shù)）

兩型號(hào)核心差異在于輸入通道數(shù)量與多路復(fù)用器（MUX）配置，具體如下表：

二、封裝與引腳功能

1. 封裝參數(shù)

2. 關(guān)鍵引腳分類與功能

（1）VSSOP 封裝（10 引腳）

（2）DSBGA 封裝（12 引腳）

• 核心功能與 VSSOP 一致，引腳分布更緊湊：VDD 對(duì)應(yīng) C1/C2 引腳，GND 對(duì)應(yīng) B2/B3 引腳，AIN0/AIN1 對(duì)應(yīng) B1/A1 引腳，ADDR 對(duì)應(yīng) D2 引腳；需注意 PCB 焊盤與鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)（推薦 0.075mm 鋼網(wǎng)厚度，激光切割梯形孔提升焊膏釋放效果）。

三、電氣規(guī)格與性能指標(biāo)

1. 電源與功耗（典型值，TA=25°C，VDD=3.3V）

2. 模擬輸入特性（TA=25°C，F(xiàn)SR=±2.048V）

3. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（TA=25°C，F(xiàn)SR=±2.048V，采樣率 = 8 SPS）

四、核心功能與工作模式

1. 輸入配置與 PGA 功能

• 輸入模式 ：
  • 差分輸入：ADS1114L 僅支持 AIN0-AIN1 差分；ADS1115L 支持 AIN0-AIN1、AIN0-AIN3、AIN1-AIN3、AIN2-AIN3 四種差分組合，共模抑制比高，適配噪聲敏感場(chǎng)景（如工業(yè)傳感器）；
  • 單端輸入：ADS1114L 需 AIN1 接 GND；ADS1115L 通過 MUX [2:0] 配置（如 AIN0-GND、AIN1-GND 等），僅用正半量程（0~FSR），適合多通道電壓監(jiān)測(cè)（如多電源 rail 監(jiān)測(cè)）。
• PGA 配置 ：
  • 由 Configuration 寄存器 PGA [2:0] 位設(shè)置 FSR，如 010b 對(duì)應(yīng) ±2.048V、101b 對(duì)應(yīng) ±0.256V；
  • 注意：FSR 超過 VDD 時(shí)（如 VDD=3.3V 選 FSR=±4.096V），實(shí)際測(cè)量范圍限為 ±VDD，無法達(dá)到滿量程輸出碼（輸出碼范圍 0x8000~0x7FFF，二進(jìn)制補(bǔ)碼）。

2. 轉(zhuǎn)換模式

（1）單 - shot 模式（默認(rèn)掉電模式）

• 觸發(fā)方式：向 Configuration 寄存器 OS 位寫 1b 觸發(fā)單次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后自動(dòng)進(jìn)入掉電模式（僅接口與數(shù)字模塊供電）；
• 適用場(chǎng)景：周期性測(cè)量（如每秒 1 次），顯著降低功耗（例：860 SPS 單 - shot 模式，每 125 ms 觸發(fā) 1 次，功耗僅為連續(xù)模式的 1/100）。

（2）連續(xù)轉(zhuǎn)換模式

• 配置方式：Configuration 寄存器 MODE 位設(shè) 0b，轉(zhuǎn)換完成后立即啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換；
• 數(shù)據(jù)讀取：可隨時(shí)讀取 Conversion 寄存器，始終為最新轉(zhuǎn)換結(jié)果，適配高頻次監(jiān)測(cè)（如實(shí)時(shí)電流采樣）。

3. 數(shù)字比較器功能

• 工作模式 ：
  • 傳統(tǒng)比較器：ALERT/RDY 引腳在轉(zhuǎn)換值超 Hi_thresh 時(shí)斷言（默認(rèn)低有效），低于 Lo_thresh 時(shí)解除；
  • 窗口比較器：ALERT/RDY 在轉(zhuǎn)換值超 Hi_thresh 或低于 Lo_thresh 時(shí)斷言；
• 配置選項(xiàng) ：
  • 鎖存功能（COMP_LAT）：斷言后保持，需讀取 Conversion 寄存器或 SMBus 警報(bào)響應(yīng)清除；
  • 觸發(fā)次數(shù)（COMP_QUE）：可設(shè) 1/2/4 次連續(xù)超限觸發(fā)，避免瞬時(shí)噪聲誤報(bào)；
  • 極性（COMP_POL）：支持 active low/high 輸出，適配不同系統(tǒng)電平要求（如 active high 適配 MCU 上拉輸入）。

4. I2C 接口與寄存器配置

（1）I2C 通信特性

• 地址選擇：4 種可選地址（0x48~0x4B），通過 ADDR 引腳連接方式?jīng)Q定（推薦優(yōu)先使用 GND/VDD/SCL 配置，SDA 配置需確保 100 ns 電平穩(wěn)定）；
• 速率與時(shí)序：標(biāo)準(zhǔn)模式（100 kHz）SCL 高電平最小 4.0 μs，快速模式（400 kHz）SCL 高電平最小 600 ns，SDA 建立時(shí)間最小 0.25 μs（標(biāo)準(zhǔn)模式）/100 ns（快速模式）；
• 超時(shí)復(fù)位：I2C 通信空閑 25 ms 自動(dòng)復(fù)位接口，需重新發(fā)送 START 條件恢復(fù)。

（2）核心寄存器