ADS1018-Q1 12 位汽车级低功耗模数转换器（ADC）技术文档总结

ADS1018-Q1 是一款精密、低功耗、12 位、无噪声的模数转换器 （ADC），提供测量最常见传感器信号所需的所有功能。ADS1018-Q1 集成了可编程增益放大器 （PGA）、基准电压源、振荡器和高精度温度传感器。这些特性以及 2 V 至 5.5 V 的宽电源范围使
ADS1018-Q1 非常适合功率和空间受限的传感器测量应用。
*附件：ads1018-q1.pdf

ADS1018-Q1 以高达每秒 3300 个样本 （SPS） 的数据速率执行转换。PGA 提供 ±256 mV 至 ±6.144 V 的输入范围，允许以高分辨率测量大信号和小信号。输入多路复用器（多路复用器）允许测量两个差分或四个单端输入。高精度温度传感器用于系统级温度监测，或热电偶的冷端补偿。

ADS1018-Q1 在连续转换模式下运行，或在转换后自动断电的单次模式下运行。单次模式可显着降低空闲期间的电流消耗。数据通过串行外设接口 （SPI™） 传输。ADS1018-Q1的额定温度范围为–40°C至+125°C。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，T一个
• 功能安全功能
  • 可用于帮助功能安全系统设计的文档
• 12 位无噪声分辨率
• 宽电源范围：2 V 至 5.5 V
• 低电流消耗：
  • 连续模式：仅 150 μA
  • 单次模式：自动掉电
• 可编程数据速率：128 SPS至3300 SPS
• 单周期稳定
• 内部低漂移基准电压源
• 内部温度传感器：
  2°C（最大）误差
• 内部振荡器
• 内部 PGA
• 四个单端或两个差分输入

参数

方框图

ADS1018-Q1 是德州仪器推出的汽车级高精度模数转换器，核心优势是集成 PGA、基准源、温度传感器及振荡器，支持宽电压供电与低功耗运行，通过 AEC-Q100 认证，适用于汽车电池管理、传感器信号采集等对可靠性和抗干扰性有严格要求的场景。

一、核心性能与定位

• 精度与分辨率 ：12 位无失码分辨率，积分非线性（INL）最大 0.5 LSB，增益误差典型值 0.05%，偏移误差 ±0.5 LSB，测量精度优异。
• 输入与增益 ：支持 4 路单端或 2 路差分输入，可编程增益放大器（PGA）提供 ±0.256V 至 ±6.144V 多档满量程范围（FSR），适配不同幅度传感器信号。
• 速率与功耗 ：采样率可编程（128 SPS~3300 SPS），连续模式功耗仅 150μA，单触发模式自动掉电，待机电流低至 0.5μA，兼顾高速与低功耗需求。
• 环境适应性 ：符合 AEC-Q100 1 级标准，工作温度 - 40℃125℃，电源电压范围 2V5.5V，抗静电性能达 HBM±2000V、CDM±1000V。

二、关键功能与硬件特性

1. 集成功能模块

• 内置低漂移电压基准，无需外部基准源，简化电路设计；集成 1MHz 振荡器，无需外部时钟。
• 高精度温度传感器，测量范围 - 40℃~125℃，误差最大 ±2℃，分辨率 0.125℃/LSB，支持热电偶冷端补偿。
• SPI 兼容串行接口，支持 16 位 / 32 位数据传输，DOUT/DRDY 引脚兼具数据输出与转换完成指示功能。

2. 工作模式

• 连续转换模式：持续进行信号采样，转换结果实时更新至寄存器，适用于高频数据采集。
• 单触发模式：触发一次转换后自动掉电，可通过 duty cycling 进一步降低功耗，适配间歇采样场景。
• 温度传感器模式：单独启用内部温度传感器，输出 12 位温度数据，支持二进制补码格式。

3. 封装与引脚

• 采用 10 引脚 VSSOP 封装（3mm×3mm），引脚包括 4 路模拟输入（AIN0~AIN3）、SPI 通信引脚（SCLK、DIN、DOUT/DRDY、CS）及电源与地引脚。
• 模拟输入内置 ESD 保护二极管，输入电压范围为 GND-0.3V 至 VDD+0.3V，避免过压损坏。

三、编程与配置

• 寄存器控制 ：通过 16 位配置寄存器（Config Register）设置输入通道、增益、采样率、工作模式等参数，复位默认值为 058Bh。
• 数据格式 ：转换结果为 12 位二进制补码，左对齐于 16 位数据帧，正满量程输出 7FF0h，负满量程输出 8000h。
• 接口特性 ：SPI 工作模式 1（CPOL=0、CPHA=1），SCLK 低电平保持 30.8ms 可复位接口，支持多器件共享 SPI 总线（通过 CS 引脚选通）。

四、典型应用场景

• 汽车电池管理系统、热电偶 / RTD 温度测量、电化学气体传感器信号采集；
• 汽车颗粒物传感器、工业控制中的低功耗数据采集模块，尤其适配电源受限且对可靠性要求高的场景。

五、设计关键要点

1. 电源与去耦 ：VDD 引脚就近配置 0.1μF 多层陶瓷去耦电容，减少电源噪声，避免使用过孔连接电容，提升抗干扰性。
2. 信号接口：模拟输入建议串联≤1kΩ 电阻 + RC 滤波电路，抑制高频噪声与混叠；差分输入需保证走线长度匹配，减少共模噪声转化。
3. 布局规范：分离模拟与数字电路区域，采用完整接地平面，温度传感器相关电路需热隔离，确保冷端补偿精度。
4. 多器件连接：多设备共用 SPI 总线时，CS 引脚单独控制，DOUT/DRDY 引脚默认启用上拉电阻，避免总线浮空。