ADS114S06B和ADS114S08B是精密的 16 位 Δ-Σ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），具有低功耗和許多集成功能，可降低測(cè)量小信號(hào)傳感器應(yīng)用中的系統(tǒng)成本和元件數(shù)量。

這些ADC具有數(shù)字濾波器，可提供低延遲轉(zhuǎn)換結(jié)果和50Hz或60Hz抑制，適用于嘈雜的工業(yè)環(huán)境。低噪聲、可編程增益放大器 （PGA） 提供 1 至 128 的增益范圍，以放大電阻橋或熱電偶應(yīng)用的低電平信號(hào)。此外，這些器件還集成了低漂移的 2.5V 基準(zhǔn)電壓源，可減少印刷電路板 （PCB） 面積。最后，兩個(gè)可編程激勵(lì)電流源 （IDAC） 可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的 RTD 偏置。
*附件：ads114s06b.pdf

輸入多路復(fù)用器支持12個(gè)ADS114S08B輸入和6個(gè)ADS114S06B輸入，可任意組合連接到ADC，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性。此外，這些器件還包括傳感器燒毀檢測(cè)、熱電偶電壓偏置、系統(tǒng)監(jiān)控和四個(gè)通用 I/O （GPIO） 等功能。

這些器件采用無(wú)引腳VQFN-32或TQFP-32封裝。

特性

• 低功耗：低至 280 μA
• 可編程增益：1 至 128
• 可編程數(shù)據(jù)速率：2.5 SPS至4 kSPS
• 在 20 SPS ≤下
  同時(shí)實(shí)現(xiàn) 50 Hz 和 60 Hz 抑制，采用低延遲數(shù)字濾波器
• 具有 12 （ADS114S08B） 或 6 （ADS114S06B） 個(gè)獨(dú)立可選輸入的模擬多路復(fù)用器
• 用于傳感器激勵(lì)的雙匹配可編程電流源：10 μA 至 2000 μA
• 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源：2.5 V，8 ppm/°C（典型值）漂移
• 內(nèi)部振蕩器：4.096 MHz，2% 精度
• 內(nèi)部溫度傳感器
• 自偏置和系統(tǒng)校準(zhǔn)
• 四個(gè)通用 I/O
• SPI 兼容接口
• 模擬電源：?jiǎn)螛O性（2.7 V 至 5.25 V）或雙極性（±2.5 V）
• 數(shù)字電源：2.7 V 至 3.6 V
• 工作溫度：–40°C 至 +125°C
• 與ADS114S0x引腳兼容

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品基礎(chǔ)信息

ADS114S06B 與 ADS114S08B 是德州儀器推出的低功耗、高集成度 16 位 ΔΣ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），文檔版本為 SBAS852A，首次發(fā)布于 2017 年 8 月，2020 年 2 月修訂，核心差異在于輸入通道數(shù)量，適用于小信號(hào)傳感器測(cè)量場(chǎng)景，可大幅降低系統(tǒng)成本與元件數(shù)量。

二、核心特性與參數(shù)

（一）基礎(chǔ)性能

• 精度與分辨率 ：16 位無(wú)失碼分辨率，積分非線性（INL）典型值 2 ppm FSR，輸入失調(diào)電壓低至 2 μV（增益 16-128 時(shí)），增益誤差典型值 0.025%。
• 增益與輸入 ：可編程增益 1-128 倍，ADS114S06B 提供 6 路模擬輸入，ADS114S08B 提供 12 路模擬輸入，支持單端、偽差分和全差分信號(hào)測(cè)量。
• 數(shù)據(jù)速率與濾波 ：數(shù)據(jù)速率范圍 2.5 SPS-4 kSPS，≤20 SPS 時(shí)可同時(shí)抑制 50 Hz/60 Hz 工頻噪聲，數(shù)字濾波器為低延遲設(shè)計(jì)，單周期穩(wěn)定。

（二）供電與功耗

• 模擬供電支持單極性（2.7 V-5.25 V）或雙極性（±2.5 V），數(shù)字核心供電（DVDD）2.7 V-3.6 V，數(shù)字 I/O 供電（IOVDD）2.7 V-5.25 V。
• 典型工作電流低至 280 μA，掉電模式電流僅 0.1 μA，功耗表現(xiàn)優(yōu)異。

（三）集成功能

• 內(nèi)置 2.5 V 電壓基準(zhǔn)，溫度漂移典型值 8 ppm/°C；集成內(nèi)部溫度傳感器，溫度系數(shù) 403 μV/°C。
• 配備 2 個(gè)匹配可編程激勵(lì)電流源（IDAC），電流范圍 10 μA-2000 μA，支持傳感器激勵(lì)；集成 4 個(gè)通用 I/O 引腳（GPIO），部分可復(fù)用為模擬輸入。
• 采用 SPI 兼容接口，支持 8-N-1 格式，支持多設(shè)備級(jí)聯(lián)，通信穩(wěn)定可靠。

三、封裝與工作環(huán)境

• 封裝類型 ：提供 32 引腳 TQFP（5.0 mm×5.0 mm）和 32 引腳 VQFN（5.0 mm×5.0 mm）兩種封裝，均為無(wú)鉛設(shè)計(jì)，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。
• 工作溫度 ：指定工作環(huán)境溫度范圍為 -40°C 至 +125°C，滿足工業(yè)級(jí)嚴(yán)苛環(huán)境需求。

四、功能模塊詳解

（一）輸入多路選擇器（MUX）

可靈活配置輸入通道組合，支持將任意模擬輸入選為 PGA 的正 / 負(fù)輸入，還可路由激勵(lì)電流源至輸入引腳；集成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能，可測(cè)量電源電壓、內(nèi)部溫度，支持傳感器燒斷檢測(cè)。

• 采用 “先斷后合” 設(shè)計(jì)，切換通道時(shí)避免輸入短路，且輸入端配有 ESD 保護(hù)二極管，防止靜電損壞。

（二）可編程增益放大器（PGA）

• 低噪聲、低漂移設(shè)計(jì)，增益 1-4 倍可僅通過(guò)開(kāi)關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)，8-128 倍由 PGA 與開(kāi)關(guān)電容電路協(xié)同實(shí)現(xiàn)，增益 64/128 倍時(shí)包含數(shù)字縮放環(huán)節(jié)。
• 輸入電壓需滿足范圍要求，增益≤16 時(shí)，AINP、AINN 電壓范圍為 AVSS+0.15 V 至 AVDD-0.15 V；增益＞16 時(shí)需結(jié)合最大差分輸入電壓調(diào)整，避免 PGA 輸出超出線性范圍。
• 支持旁路模式，此時(shí)輸入電壓范圍擴(kuò)展至 AVSS-0.05 V 至 AVDD+0.05 V，可測(cè)量單端接地信號(hào)。

（三）轉(zhuǎn)換與工作模式

• 轉(zhuǎn)換模式 ：包括連續(xù)轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換。連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，完成一次轉(zhuǎn)換后立即啟動(dòng)下一次；單次轉(zhuǎn)換模式下，執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換后進(jìn)入待機(jī)模式，降低功耗。
• 工作模式 ：分為掉電模式（關(guān)閉大部分電路，保留寄存器配置）、待機(jī)模式（無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)自動(dòng)進(jìn)入，低功耗）、轉(zhuǎn)換模式（執(zhí)行信號(hào)采樣與轉(zhuǎn)換）。

（四）數(shù)據(jù)完整性與接口

• 支持系統(tǒng)偏移校準(zhǔn)、系統(tǒng)增益校準(zhǔn)和自偏移校準(zhǔn)，校準(zhǔn)樣本數(shù)可配置（1/4/8/16 個(gè)樣本），提升測(cè)量精度。
• SPI 接口支持模式 1（CPOL=0，CPHA=1），通過(guò) CS、SCLK、DIN、DOUT/DRDY、DRDY 引腳通信，可簡(jiǎn)化為 3 線接口（CS 常低），支持多設(shè)備共享總線。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 工業(yè)傳感 ：現(xiàn)場(chǎng)變送器（溫度、壓力、應(yīng)變、流量）、PLC/DCS 模擬輸入模塊、溫度控制器、氣候箱、工業(yè)烤箱。
• 傳感器測(cè)量 ：電阻溫度檢測(cè)器（RTD）、熱電偶、熱敏電阻、電阻橋（稱重傳感器、應(yīng)變片）等低電平信號(hào)采集。
• 精密監(jiān)測(cè) ：需要低噪聲、低功耗、高穩(wěn)定性的信號(hào)測(cè)量場(chǎng)景，如工業(yè)過(guò)程控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。

六、設(shè)計(jì)與使用要點(diǎn)

（一）電源與去耦

• 模擬電源（AVDD）需并聯(lián) 330 nF 去耦電容至 AVSS，DVDD 和 IOVDD 需并聯(lián) 0.1 μF 去耦電容至 DGND，電容盡量貼近引腳，減少寄生參數(shù)。
• 電源 sequencing 無(wú)嚴(yán)格順序，但建議 IOVDD 與 DVDD 同步上電或提前上電，避免通信異常。

（二）輸入處理與校準(zhǔn)

• 建議在模擬輸入端添加一階 RC 低通濾波器，截止頻率設(shè)為輸出數(shù)據(jù)率或其 10 倍，抑制混疊和 EMI 干擾，電阻值建議 100 Ω-10 kΩ。
• 測(cè)量前需進(jìn)行校準(zhǔn)：偏移校準(zhǔn)可將輸入短路至中點(diǎn)電壓（(AVDD+AVSS)/2），增益校準(zhǔn)需輸入滿量程標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)結(jié)果存儲(chǔ)于專用寄存器。

（三）寄存器配置

設(shè)備包含 18 個(gè) 8 位配置寄存器，涵蓋輸入通道選擇、增益設(shè)置、數(shù)據(jù)速率配置、參考源選擇、IDAC 配置等功能，復(fù)位后寄存器恢復(fù)默認(rèn)值，可通過(guò) SPI 接口讀寫配置。