ADS114S06B/ADS114S08B 技术文档核心内容总结

ADS114S06B和ADS114S08B是精密的 16 位 Δ-Σ 模数转换器 （ADC），具有低功耗和许多集成功能，可降低测量小信号传感器应用中的系统成本和元件数量。

这些ADC具有数字滤波器，可提供低延迟转换结果和50Hz或60Hz抑制，适用于嘈杂的工业环境。低噪声、可编程增益放大器 （PGA） 提供 1 至 128 的增益范围，以放大电阻桥或热电偶应用的低电平信号。此外，这些器件还集成了低漂移的 2.5V 基准电压源，可减少印刷电路板 （PCB） 面积。最后，两个可编程激励电流源 （IDAC） 可实现简单、准确的 RTD 偏置。
*附件：ads114s06b.pdf

输入多路复用器支持12个ADS114S08B输入和6个ADS114S06B输入，可任意组合连接到ADC，以实现设计灵活性。此外，这些器件还包括传感器烧毁检测、热电偶电压偏置、系统监控和四个通用 I/O （GPIO） 等功能。

这些器件采用无引脚VQFN-32或TQFP-32封装。

特性

• 低功耗：低至 280 μA
• 可编程增益：1 至 128
• 可编程数据速率：2.5 SPS至4 kSPS
• 在 20 SPS ≤下
  同时实现 50 Hz 和 60 Hz 抑制，采用低延迟数字滤波器
• 具有 12 （ADS114S08B） 或 6 （ADS114S06B） 个独立可选输入的模拟多路复用器
• 用于传感器激励的双匹配可编程电流源：10 μA 至 2000 μA
• 内部基准电压源：2.5 V，8 ppm/°C（典型值）漂移
• 内部振荡器：4.096 MHz，2% 精度
• 内部温度传感器
• 自偏置和系统校准
• 四个通用 I/O
• SPI 兼容接口
• 模拟电源：单极性（2.7 V 至 5.25 V）或双极性（±2.5 V）
• 数字电源：2.7 V 至 3.6 V
• 工作温度：–40°C 至 +125°C
• 与ADS114S0x引脚兼容

参数

方框图

一、产品基础信息

ADS114S06B 与 ADS114S08B 是德州仪器推出的低功耗、高集成度 16 位 ΔΣ 模数转换器（ADC），文档版本为 SBAS852A，首次发布于 2017 年 8 月，2020 年 2 月修订，核心差异在于输入通道数量，适用于小信号传感器测量场景，可大幅降低系统成本与元件数量。

二、核心特性与参数

（一）基础性能

• 精度与分辨率 ：16 位无失码分辨率，积分非线性（INL）典型值 2 ppm FSR，输入失调电压低至 2 µV（增益 16-128 时），增益误差典型值 0.025%。
• 增益与输入 ：可编程增益 1-128 倍，ADS114S06B 提供 6 路模拟输入，ADS114S08B 提供 12 路模拟输入，支持单端、伪差分和全差分信号测量。
• 数据速率与滤波 ：数据速率范围 2.5 SPS-4 kSPS，≤20 SPS 时可同时抑制 50 Hz/60 Hz 工频噪声，数字滤波器为低延迟设计，单周期稳定。

（二）供电与功耗

• 模拟供电支持单极性（2.7 V-5.25 V）或双极性（±2.5 V），数字核心供电（DVDD）2.7 V-3.6 V，数字 I/O 供电（IOVDD）2.7 V-5.25 V。
• 典型工作电流低至 280 µA，掉电模式电流仅 0.1 µA，功耗表现优异。

（三）集成功能

• 内置 2.5 V 电压基准，温度漂移典型值 8 ppm/°C；集成内部温度传感器，温度系数 403 µV/°C。
• 配备 2 个匹配可编程激励电流源（IDAC），电流范围 10 µA-2000 µA，支持传感器激励；集成 4 个通用 I/O 引脚（GPIO），部分可复用为模拟输入。
• 采用 SPI 兼容接口，支持 8-N-1 格式，支持多设备级联，通信稳定可靠。

三、封装与工作环境

• 封装类型 ：提供 32 引脚 TQFP（5.0 mm×5.0 mm）和 32 引脚 VQFN（5.0 mm×5.0 mm）两种封装，均为无铅设计，符合 RoHS 标准。
• 工作温度 ：指定工作环境温度范围为 -40°C 至 +125°C，满足工业级严苛环境需求。

四、功能模块详解

（一）输入多路选择器（MUX）

可灵活配置输入通道组合，支持将任意模拟输入选为 PGA 的正 / 负输入，还可路由激励电流源至输入引脚；集成系统监测功能，可测量电源电压、内部温度，支持传感器烧断检测。

• 采用 “先断后合” 设计，切换通道时避免输入短路，且输入端配有 ESD 保护二极管，防止静电损坏。

（二）可编程增益放大器（PGA）

• 低噪声、低漂移设计，增益 1-4 倍可仅通过开关电容电路实现，8-128 倍由 PGA 与开关电容电路协同实现，增益 64/128 倍时包含数字缩放环节。
• 输入电压需满足范围要求，增益≤16 时，AINP、AINN 电压范围为 AVSS+0.15 V 至 AVDD-0.15 V；增益＞16 时需结合最大差分输入电压调整，避免 PGA 输出超出线性范围。
• 支持旁路模式，此时输入电压范围扩展至 AVSS-0.05 V 至 AVDD+0.05 V，可测量单端接地信号。

（三）转换与工作模式

• 转换模式 ：包括连续转换和单次转换。连续转换模式下，完成一次转换后立即启动下一次；单次转换模式下，执行一次转换后进入待机模式，降低功耗。
• 工作模式 ：分为掉电模式（关闭大部分电路，保留寄存器配置）、待机模式（无转换时自动进入，低功耗）、转换模式（执行信号采样与转换）。

（四）数据完整性与接口

• 支持系统偏移校准、系统增益校准和自偏移校准，校准样本数可配置（1/4/8/16 个样本），提升测量精度。
• SPI 接口支持模式 1（CPOL=0，CPHA=1），通过 CS、SCLK、DIN、DOUT/DRDY、DRDY 引脚通信，可简化为 3 线接口（CS 常低），支持多设备共享总线。

五、典型应用场景

• 工业传感 ：现场变送器（温度、压力、应变、流量）、PLC/DCS 模拟输入模块、温度控制器、气候箱、工业烤箱。
• 传感器测量 ：电阻温度检测器（RTD）、热电偶、热敏电阻、电阻桥（称重传感器、应变片）等低电平信号采集。
• 精密监测 ：需要低噪声、低功耗、高稳定性的信号测量场景，如工业过程控制、设备状态监测等。

六、设计与使用要点

（一）电源与去耦

• 模拟电源（AVDD）需并联 330 nF 去耦电容至 AVSS，DVDD 和 IOVDD 需并联 0.1 µF 去耦电容至 DGND，电容尽量贴近引脚，减少寄生参数。
• 电源 sequencing 无严格顺序，但建议 IOVDD 与 DVDD 同步上电或提前上电，避免通信异常。

（二）输入处理与校准

• 建议在模拟输入端添加一阶 RC 低通滤波器，截止频率设为输出数据率或其 10 倍，抑制混叠和 EMI 干扰，电阻值建议 100 Ω-10 kΩ。
• 测量前需进行校准：偏移校准可将输入短路至中点电压（(AVDD+AVSS)/2），增益校准需输入满量程标准信号，校准结果存储于专用寄存器。

（三）寄存器配置

设备包含 18 个 8 位配置寄存器，涵盖输入通道选择、增益设置、数据速率配置、参考源选择、IDAC 配置等功能，复位后寄存器恢复默认值，可通过 SPI 接口读写配置。