Beschreibung

Die ADS1113, ADS1114 und ADS1115 (ADS111x) sind präzise, stromsparende, I2C-kompatible 16-Bit Analog-Digital-Wandler (ADCs), die in einem bleifreien X2QFN-10-, einem SOT-10- und einem VSSOP-10-Gehäuse angeboten werden. Die ADS111x Bausteine verfügen über eine Spannungsreferenz mit geringer Abweichung und einen Oszillator. Die ADS1114 und ADS1115 enthalten außerdem einen programmierbaren Verstärker (PGA) und einen digitalen Komparator. Diese Funktionen und der weite Betriebsspannungsbereich eignen sich besonders für Anwendungen mit eingeschränktem Strom- und Platzbedarf bei der Sensormessung.
Die ADS111x Geräte führen Konvertierungen mit Datenraten von bis zu 860 Samples pro Sekunde (SPS) durch. Der PGA bietet Eingangsbereiche von ±256mV bis ±6.144V, was präzise Messungen von großen und kleinen Signalen ermöglicht. Der ADS1115 verfügt über einen Eingangsmultiplexer (MUX), der zwei differentielle oder vier unsymmetrische Eingangsmessungen ermöglicht. Verwenden Sie den digitalen Komparator im ADS1114 und ADS1115 zur Erkennung von Unter- und Überspannungen.

 

Eigenschaften

- Ultra-kleine Pakete:
- X2QFN: 2mm × 1,5mm × 0,4mm
- SOT: 2.9mm × 2.8mm × 0.6mm
- Großer Versorgungsbereich: 2,0V bis 5,5V
- Niedriger Stromverbrauch: 150μA (kontinuierlicher Umwandlungsmodus)
- Programmierbare Datenrate: 8SPS bis 860SPS
- Absetzen in einem Zyklus
- Interne Spannungsreferenz mit geringer Abweichung
- Interner Oszillator
- I²C-Schnittstelle: vier per Pin wählbare Adressen
- Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +125°C
- Familie von Geräten:
- ADS1113: ein single-ended (SE) oder differentieller (DE) Eingang
- ADS1114: ein single-ended oder differentieller Eingang mit Komparator und PGA
- ADS1115: vier single-ended oder zwei differentielle Eingänge mit Komparator und PGA

 

Anwendungen

- Tragbare Instrumentierung
- Überwachung von Batteriespannung und -strom
- Systeme zur Temperaturmessung
- Unterhaltungselektronik
- Fabrikautomation und Prozesskontrolle

 

Lärm Leistung

Delta-Sigma (ΔΣ) Analog-Digital-Wandler (ADCs) basieren auf dem Prinzip der Überabtastung. Das Eingangssignal eines ΔΣ-ADC wird mit einer hohen Frequenz (Modulatorfrequenz) abgetastet und anschließend im digitalen Bereich gefiltert und dezimiert, um ein Umwandlungsergebnis mit der entsprechenden Ausgangsdatenrate zu erhalten. Das Verhältnis zwischen Modulatorfrequenz und Ausgangsdatenrate wird als Oversampling Ratio (OSR) bezeichnet. Durch Erhöhen des OSR und damit Verringern der Ausgangsdatenrate kann das Rauschverhalten des ADC optimiert werden. Mit anderen Worten: Das eingangsbezogene Rauschen sinkt, wenn die Ausgangsdatenrate reduziert wird, da mehr Abtastwerte des internen Modulators gemittelt werden, um ein Umwandlungsergebnis zu erhalten. Eine Erhöhung der Verstärkung reduziert auch das eingangsbezogene Rauschen, was besonders bei der Messung von Signalen mit niedrigem Pegel nützlich ist.

 

Übersicht

Die ADS111x Bausteine sind sehr kleine, stromsparende 16-Bit Delta-Sigma (ΔΣ) Analog-Digital-Wandler (ADCs). Der ADS111x besteht aus einem ΔΣ ADC-Kern mit einer internen Spannungsreferenz, einem Taktoszillator und einer I²C-Schnittstelle. Der ADS1114 und der ADS1115 enthalten außerdem einen programmierbaren Verstärker (PGA) und einen programmierbaren digitalen Komparator.
Der ADS111x ADC-Kern misst ein Differenzsignal, VIN, das die Differenz von V(AINP) und V(AINN) ist. Der Wandlerkern besteht aus einem differenziellen ΔΣ-Modulator mit geschaltetem Kondensator, gefolgt von einem digitalen Filter. Diese Architektur führt zu einer sehr starken Dämpfung von Gleichtaktsignalen. Die Eingangssignale werden mit der internen Spannungsreferenz verglichen. Der digitale Filter empfängt einen Hochgeschwindigkeits-Bitstrom vom Modulator und gibt einen Code aus, der proportional zur Eingangsspannung ist.
Der ADS111x verfügt über zwei verfügbare Konvertierungsmodi: Single-Shot und Continuous-Conversion. Im Single-Shot-Modus führt der ADC auf Anforderung eine Konvertierung des Eingangssignals durch, speichert den Konvertierungswert in einem internen Konvertierungsregister und geht dann in einen Power-Down-Status über. Dieser Modus ist dazu gedacht, in Systemen, die nur periodische Konvertierungen benötigen, oder wenn zwischen den Konvertierungen lange Leerlaufzeiten liegen, erhebliche Energieeinsparungen zu erzielen. Im Modus der kontinuierlichen Konvertierung beginnt der ADC automatisch mit einer Konvertierung des Eingangssignals, sobald die vorherige Konvertierung abgeschlossen ist. Die Rate der kontinuierlichen Konvertierung ist gleich der programmierten Datenrate. Die Daten können jederzeit gelesen werden und spiegeln immer die letzte abgeschlossene Konvertierung wider.

 

Analoge Eingänge

Der ADS111x verwendet eine Switched-Capacitor-Eingangsstufe, bei der Kondensatoren kontinuierlich aufgeladen und dann entladen werden, um die Spannung zwischen AINP und AINN zu messen. Die Frequenz, mit der das Eingangssignal abgetastet wird, wird als Abtastfrequenz oder Modulatorfrequenz (fMOD) bezeichnet. Der ADS111x verfügt über einen internen 1MHz-Oszillator, der durch einen Faktor 4 geteilt wird, um fMOD mit 250kHz zu erzeugen. Die in dieser Eingangsstufe verwendeten Kondensatoren sind klein und für externe Schaltungen erscheint die durchschnittliche Belastung als ohmscher Widerstand.