ADS111x 系列 超小尺寸低功耗 16 位模数转换器（ADC）产品手册总结

ADS1113、ADS1114和ADS1115（ADS111x）是高精度、低功耗、16位、I2C兼容的模数转换器（ADC），提供无引脚X2QFN-10、SOT-10封装和VSSOP-10封装。ADS111x设备集成了低漂移电压参考和振荡器。ADS1114和ADS1115还集成了可编程增益放大器（PGA）和数字比较器。这些特性，加上宽广的工作供电范围，对于功率和空间受限的传感器测量应用非常有用。
*附件：ads1113.pdf

ADS111x设备可实现最高860采样率/秒（SPS）的数据转换。PGA提供±256mV至±6.144V的输入范围，支持精确的大信号和小信号测量。ADS1115配备输入多路复用器（MUX），支持两个差分或四个单端输入测量。使用ADS1114和ADS1115中的数字比较器进行低压和过压检测。

特性

• 超小型包装：
  • X2QFN：2毫米×1.5毫米×0.4毫米
  • SOT：2.9毫米×2.8毫米×0.6毫米
• 宽供电范围：2.0V至5.5V
• 低电流消耗：150μA（连续转换模式）
• 可编程数据速率：8SPS至860SPS
• 单周期沉降
• 内部低漂移电压参考
• 内部振荡器
• I2C 接口：四个可选择的引脚地址
• 工作温度范围：–40°C至+125°C
• 设备系列：
  • ADS1113：一个单端（SE）或差分（DE）输入
  • ADS1114：一个单端或差分输入，带有比较器和PGA
  • ADS1115：四个单端或两个差分输入，带比较器和PGA

参数

方框图

一、产品核心概述

ADS111x 系列是德州仪器推出的超小尺寸、低功耗 16 位模数转换器（ADC）家族，包含 ADS1113、ADS1114、ADS1115 三款型号，核心优势为高集成度、宽供电范围与灵活的 I²C 接口，适用于便携式仪器、电池电压 / 电流监控、温度测量系统、消费电子、工厂自动化与过程控制等场景，工作温度范围为 –40°C 至 125°C，提供 X2QFN（2mm×1.5mm）、SOT（2.9mm×2.8mm）、VSSOP-10 三种超小封装，支持 2.0V~5.5V 单电源供电，集成内部基准、振荡器、可编程增益放大器（PGA）及数字比较器（部分型号），满足空间与功耗受限的高精度采样需求。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：16 位分辨率（无丢失码），积分非线性误差（INL）±3 LSB，偏移误差 ±3 LSB，增益误差 0.01%~0.15%；温度漂移低，偏移漂移 0.005 LSB/°C，增益漂移 5 ppm/°C，长期稳定性优异（1000 小时漂移 ±1 LSB）。
• 动态性能 ：可编程数据速率 8860 SPS，低速率下噪声性能更优；输入参考噪声随量程与速率变化，±0.256V 量程 8 SPS 时噪声低至 7.8125 μV LSB；共模抑制比（CMRR）90105 dB，电源抑制比（PSRR）80 ppm/V。
• 输入与量程 ：ADS1113/1114 支持 1 路差分 / 单端输入，ADS1115 支持 2 路差分 / 4 路单端输入；PGA 可编程量程 ±0.256V~±6.144V，LSB 尺寸 7.8125 μV187.5 μV；输入阻抗依量程而异，典型值 2.4 MΩ100 MΩ，输入泄漏电流 ±10 μA。
• 功耗与基准 ：连续转换模式功耗仅 150 μA，单触发模式转换后自动掉电，功耗更低；内置低漂移电压基准（无外部基准接口），基准电压 2.048V（固定），基准漂移 ±10 ppm/°C；I²C 接口支持标准 / 快速 / 高速模式（最高 3.4 MHz），支持 4 种引脚可选地址，可多器件级联。

2. 核心功能

• 输入与采样：采用 ΔΣ 架构，单周期稳定，转换时间 = 1 / 数据速率；模拟输入为差分 / 单端双极性，输入电压范围不超过 VDD+0.3V，需避免负压输入；ADS1115 内置输入多路选择器（MUX），支持多通道切换采样。
• 增益与比较器：ADS1114/1115 集成 PGA，6 档量程可调，适配大小信号测量；ADS1114/1115 内置数字比较器，支持传统 / 窗口比较模式，可配置阈值、 latch 功能及触发次数，ALERT/RDY 引脚可作为比较器输出或转换就绪信号。
• 接口与输出：I²C 兼容接口，4 种引脚可选地址（ADDR 引脚接 GND/VDD/SDA/SCL），支持多器件共用总线；输出数据格式为二进制补码，16 位数据通过两字节传输，支持连续转换与单触发转换模式。
• 功耗控制：支持连续转换（默认数据速率 128 SPS）与单触发模式，单触发模式转换后自动进入低功耗状态；通过 duty cycling 可进一步降低功耗，适合周期性采样场景。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• X2QFN-10 封装：尺寸 2mm×1.5mm×0.4mm，引脚间距 0.5mm，结到环境热阻 245.2 °C/W；SOT-10 封装：2.9mm×2.8mm×0.6mm，热阻 147.1 °C/W；VSSOP-10 封装：热阻 182.7 °C/W；均为 MSL 等级 1~2，支持 260°C 回流焊，满足高密度 PCB 布局需求。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：VDD（2.0V~5.5V 供电）、GND（地）；电源引脚需配置 0.1μF 去耦电容，就近布局以降低噪声。
• 模拟输入：AIN0~AIN3（模拟输入引脚），ADS1113/1114 仅使用 AIN0/AIN1，ADS1115 支持多通道组合采样；输入需避免超过电源轨 ±0.3V，必要时加限流电阻与钳位二极管保护。
• 控制与接口：SCL（I²C 时钟）、SDA（I²C 数据）、ADDR（地址选择）；ADS1114/1115 额外提供 ALERT/RDY 引脚（比较器输出 / 转换就绪）。

四、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 电池管理：电池电压、电流监控，通过低功耗模式延长设备续航，适配单节 / 多节锂电池采样。
• 温度测量：搭配 thermocouple、thermistor 等温度传感器，利用低噪声特性实现高精度温度采样，支持多通道环境温度监测。
• 便携式设备：便携式仪器、穿戴设备的信号采集，超小封装与低功耗特性适配空间受限场景；工业控制中的过程变量采样，如压力、流量等传感器信号转换。

2. 设计资源

• 电源与去耦：单电源供电无需电源排序，VDD 引脚必须就近配置 0.1μF 多层陶瓷去耦电容，避免使用过孔连接电容，降低电源噪声。
• 输入与滤波：高阻抗信号源需加缓冲器，避免影响采样精度；建议在模拟输入端添加一阶 RC 滤波（电阻 < 1kΩ），抑制高频噪声与混叠，滤波截止频率建议设为数据速率的 10 倍。
• 接口与配置：I²C 总线需配置 1k~10kΩ 上拉电阻，总线电容不超过 400pF；通过配置寄存器设置量程、数据速率、转换模式，ADS1115 需配置多路选择器选择采样通道。
• 布局要点：严格分离模拟区与数字区，模拟输入线远离数字信号线；填充接地平面，减少信号环路面积；未使用的模拟输入可悬空或接地，ALERT/RDY 引脚未使用时可悬空或通过弱上拉接 VDD。

五、型号差异与订单信息

1. 型号核心差异

型号	输入通道	核心额外功能	适用场景
ADS1113	1 路差分 / 单端	无 PGA、无比较器	基础型高精度单通道采样
ADS1114	1 路差分 / 单端	带 PGA、数字比较器	单通道高精度采样 + 阈值检测
ADS1115	2 路差分 / 4 路单端	带 PGA、数字比较器、输入多路器	多通道采样 + 阈值检测

2. 可靠性与订单信息

• 可靠性保障：ESD 防护等级 HBM ±2000V、CDM ±500V；存储温度范围–65°C~150°C，最大结温 150°C，满足工业级可靠性要求。
• 可订购型号：提供小卷盘（250 片）、大卷盘（2500~3000 片）包装，型号包括 ADS1113IDGSR/IRUGR、ADS1114IDGST/IRUGT、ADS1115IDYNR/IRUGTG4 等，均为 RoHS 兼容产品，引脚标识分别为 BROI、BRNI、BOGI 等。