ADC141S628-Q1 14 位微功耗汽车级 ADC 产品总结

ADC141S628-Q1 设备是一款 14 位、200 kSPS 伪差分模数转换器（ADC），通过了 AEC-Q100 二级认证。该转换器基于逐次近似寄存器（SAR）架构，并具有伪差分模拟输入。信号路径由内部采样保持电路贯穿ADC保持，以提供卓越的共模噪声抑制。ADC141S628-Q1 采用零功耗轨道模式，ADC 消耗最小的供电，内部采样电容跟踪施加的模拟输入电压。
*附件：adc141s628-q1.pdf

ADC141S628-Q1的串行数据输出为纯二进制，兼容多种标准，如SPI、QSPI、Microwire以及许多常见的数字信号处理串行接口。ADC141S628-Q1没有延迟，这意味着转换结果被串行时钟输入所钟表，是当前转换过程中的结果。

ADC141S628-Q1 可使用独立的模拟（VA）和数字输入输出（VIO）电源。VA和VIO电压范围在4.5伏到5.5伏之间，并且可以相互独立设置。此功能使用户能够最大化性能并最小化功耗。同样，ADC141S628-Q1 使用外部参考，电压范围可从 1.0 V 到 VA 调节，允许用户优化输入的全动态范围。伪差分输入、低功耗和小尺寸使ADC141S628-Q1非常适合远程数据采集应用。

其工作温度范围为-40°C至+105°C，时钟频率为0.36 MHz至3.6 MHz。ADC141S628-Q1 提供 10 引脚封装。

特性

• 符合汽车应用资格
• AEC-Q100通过了以下成绩：
  • 器件温度等级2：–40°C至105°C 环境工作温度范围
  • 设备HBM ESD分类等级H2
  • 设备CDM ESD分类等级C6
• 14位分辨率且无缺失码
• 指定性能最高可达200 kSPS
• 伪差分输入
• 零功耗轨道模式
• ±150 mV 绕 GND 负输入摆动
• 独立的数字输入输出和模拟电源
• 工作温度范围为–40°C至+105°C
• SPI™、QSPI、™ Microwire、DSP兼容串口接口
• 转换率：50 kSPS 至 200 kSPS
• 内倾力（–15°C至+65°C）：±0.95 LSB（最大）
• DNL：±0.95 LSB（最高）
• 校准后 TUE（–15°C 至 +65°C）：±0.5 mV（最大）
• 信噪比：80 dBc（分钟）
• THD：–97 dBc（类型）
• ENOB：13.0 位（最小）
• 功耗：
  • 200 kSPS，5 V：4.8 mW（典型）
  • 断电时，5伏：13微瓦（典型）

参数

方框图

ADC141S628-Q1 是德州仪器（TI）推出的 AEC-Q100 2 级认证汽车级模数转换器（ADC），核心优势为低功耗、高线性度与宽温工作能力，基于逐次逼近寄存器（SAR）架构，适配汽车电子、便携式设备等对可靠性与功耗敏感的场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与精度 ：14 位分辨率，无丢失码；积分非线性（INL）最大 ±1 LSB（-40°C105°C），差分非线性（DNL）最大 ±0.95 LSB；校准后总未调整误差（TUE）最大 ±0.85 mV（-40°C105°C）。
• 采样与动态性能 ：最高采样率 200 kSPS，SCLK 频率范围 0.9~3.6 MHz；20kHz 输入时，SNR 最小值 80 dBc，THD 典型值 - 97 dBc，有效位数（ENOB）最小值 13.0 位，共模抑制比（CMRR）76 dB。
• 输入特性 ：伪差分输入设计，+IN 输入范围 0~VREF，-IN 输入范围 GND±150 mV；输入电容 14 pF（采集模式）/3.4 pF（转换模式），泄漏电流 ±1 μA。
• 功耗与供电 ：转换模式功耗典型值 4.8 mW（5V、200 kSPS），掉电模式仅 11 μW；模拟电源（VA）与数字电源（VIO）独立，均支持 4.5~5.5V 宽范围供电。

2. 环境与封装

• 工作温度：汽车级范围（-40°C 至 105°C），结温最高 150°C；
• 封装形式：10 引脚 VSSOP 封装（3.00mm×3.00mm），符合 RoHS 标准，引脚镀层为 SN，MSL 等级 1，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±4000V，充电器件模型（CDM）±1250V，满足汽车电子严苛防护要求。

二、关键功能特性

1. 信号处理与适配

• 伪差分输入架构，可抑制共模噪声，-IN 引脚接传感器地或本地地，提升小信号检测稳定性；
• 外部参考电压（VREF）支持 1.0VVA 范围，灵活适配不同输入动态范围需求，参考引脚需搭配 0.1μF+110μF 电容去耦。

2. 接口与控制

• 串行接口：兼容 SPI、QSPI、Microwire 及 DSP 串行接口，3 线通信（CS、SCLK、DOUT），数据以二进制格式输出（MSB 优先），无流水线延迟；
• 低功耗模式：CS 引脚高电平时进入采集模式（零功耗跟踪模式），最小化供电电流；支持 “短周期” 操作，可提前终止转换以降低功耗。

3. 汽车级可靠性

• 符合 AEC-Q100 2 级标准，通过 HBM Class H2、CDM Class C6 ESD 认证，适应汽车复杂电磁环境；
• 电源抑制比（PSRR）-85 dB，抗电源噪声能力强，适配汽车电气系统波动场景。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 汽车电子：电池管理系统（BMS）、导航系统、电机控制；
• 工业与医疗：便携式仪器、医疗设备、工业控制系统；
• 传感器接口：直接连接各类模拟传感器，实现低功耗数据采集。

2. 硬件设计建议

• 电源与去耦 ：VA 与 VIO 引脚需就近放置 0.1μF 陶瓷电容 + 1~10μF 钽电容去耦，模拟电源与数字电源建议分开供电，减少干扰；
• 参考源选择：推荐搭配 LM4040/LM4140 系列精密基准源，确保输入范围稳定性；VREF 引脚去耦电容需贴近引脚布局。
• 布局规范：模拟电路与数字电路分区布线，避免交叉；时钟线（SCLK）尽量短且隔离，减少串扰；输入信号路径远离噪声源，确保采集稳定性。

3. 编程与配置

• 转换控制：CS 引脚下降沿启动转换，需 18 个 SCLK 周期完成转换，支持提前拉高 CS 终止转换（短周期模式）；
• 数据读取：转换结果在 SCLK 下降沿输出，前 2 位为无效位，后 14 位为有效数据，可在 SCLK 上升沿采样读取。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：汽车级可靠性与宽温工作范围，微功耗设计适配电池供电设备，伪差分输入提升抗干扰能力，小封装节省 PCB 空间；
• 选型适配：优先用于汽车电子及恶劣环境下的低功耗数据采集场景；若需更高采样率，可选择 TI ADS141S62x 系列更高规格型号；若需单电源供电或更小封装，可考虑 ADS1248 等产品。