1. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Giới thiệu chung
ADS1148 là bộ chuyển đổi tương tự–số (ADC) 24-bit, độ chính xác cao, tiêu thụ điện năng thấp, thuộc dòng Δ-Σ (Delta-Sigma ADC) của Texas Instruments.
Thiết bị tích hợp bộ khuếch đại lập trình (PGA), nguồn dòng kích thích (Excitation Current Sources), bộ tạo điện áp tham chiếu nội, và bộ dao động nội, giúp giảm số linh kiện ngoại vi.
Các phiên bản:
-
ADS1148IPW: Vỏ TSSOP-28, nhiệt độ công nghiệp.
-
ADS1148IPWR: Giống IPW, dạng cuộn (tape & reel).
Ứng dụng tiêu biểu:
-
Hệ thống đo nhiệt độ (RTD, thermocouple).
-
Cảm biến cầu điện trở (strain gauge, load cell).
-
Dụng cụ đo y sinh, công nghiệp, và môi trường.
2. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động:
-
Tín hiệu tương tự (Analog) được đưa vào qua các kênh AINx.
-
Bộ khuếch đại lập trình (PGA) khuếch đại tín hiệu yếu từ cảm biến.
-
Bộ ADC Δ-Σ thực hiện chuyển đổi 24-bit chính xác cao.
-
Dữ liệu được truyền ra qua giao tiếp SPI (SCLK, DIN, DOUT/DRDY).
Các khối chính bên trong:
-
Bộ chuyển đổi Δ-Σ 24-bit.
-
PGA khả trình (1–128).
-
Nguồn tham chiếu nội 2.048 V.
-
Nguồn dòng kích thích (IEXC1, IEXC2).
-
Bộ tạo dao động nội (oscillator).
-
Giao tiếp SPI 4-wire.
3. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Thông số kỹ thuật chính
Thông số | Giá trị điển hình |
---|---|
Độ phân giải | 24 bit |
Nguồn nuôi | AVDD: 2.7V–5.25V / DVDD: 1.8V–5.25V |
Dòng tiêu thụ | 330 µA (chuyển đổi), 1 µA (ngủ) |
Tốc độ lấy mẫu | 5 SPS – 2000 SPS |
Số kênh đầu vào | 8 kênh vi sai (hoặc 16 kênh đơn) |
Độ chính xác đầu vào | ±0.0015% |
Dải PGA | 1 đến 128 |
Nguồn dòng kích thích | 10 µA đến 1.5 mA |
Nhiệt độ hoạt động | –40°C → +125°C |
Giao tiếp | SPI |
Vỏ | TSSOP-28 |
4. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Sơ đồ chân và chức năng (TSSOP-28)
Số chân | Ký hiệu | Loại | Mô tả chức năng |
---|---|---|---|
1 | DVDD | Digital | Nguồn số dương. |
2 | DGND | Digital | Mass số (Digital Ground). |
3 | CLK | Digital In | Ngõ vào xung clock ngoài. Nối DGND để dùng dao động nội. |
4 | RESET | Digital In | Reset chip (mức thấp hoạt động). |
5 | REFP0 / GPIO0 | Analog / Digital I/O | Điện áp tham chiếu dương ngoài 0 hoặc GPIO0. |
6 | REFN0 / GPIO1 | Analog / Digital I/O | Điện áp tham chiếu âm ngoài 0 hoặc GPIO1. |
7 | REFP1 | Analog In | Điện áp tham chiếu dương ngoài 1. |
8 | REFN1 | Analog In | Điện áp tham chiếu âm ngoài 1. |
9 | VREFOUT | Analog Out | Điện áp tham chiếu nội dương (~2.048 V). |
10 | VREFCOM | Analog Out | Điện áp tham chiếu nội âm (nối AVSS hoặc mid-supply). |
11 | AIN0 / IEXC | Analog In | Kênh đầu vào 0, tùy chọn đầu ra dòng kích thích. |
12 | AIN1 / IEXC | Analog In | Kênh đầu vào 1, tùy chọn đầu ra dòng kích thích. |
13 | AIN4 / IEXC / GPIO4 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 4 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO4. |
14 | AIN5 / IEXC / GPIO5 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 5 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO5. |
15 | AIN6 / IEXC / GPIO6 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 6 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO6. |
16 | AIN7 / IEXC / GPIO7 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 7 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO7. |
17 | AIN2 / IEXC / GPIO2 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 2 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO2. |
18 | AIN3 / IEXC / GPIO3 | Analog / Digital I/O | Kênh đầu vào 3 hoặc dòng kích thích hoặc GPIO3. |
19 | IEXC2 | Analog Out | Dòng kích thích ngõ ra 2. |
20 | IEXC1 | Analog Out | Dòng kích thích ngõ ra 1. |
21 | AVSS | Analog | Nguồn âm tương tự. |
22 | AVDD | Analog | Nguồn dương tương tự. |
23 | START | Digital In | Bắt đầu quá trình chuyển đổi. |
24 | CS | Digital In | Chip Select (mức thấp kích hoạt SPI). |
25 | DRDY | Digital Out | Báo dữ liệu sẵn sàng (mức thấp kích hoạt). |
26 | DOUT/DRDY | Digital Out | Ngõ ra dữ liệu SPI, kết hợp báo DRDY. |
27 | DIN | Digital In | Dữ liệu SPI đầu vào. |
28 | SCLK | Digital In | Xung đồng hồ SPI. |
5. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Chức năng linh kiện
-
ADC 24-bit: Độ chính xác cao cho phép đo tín hiệu nhỏ như cảm biến nhiệt độ hoặc cầu điện trở.
-
PGA: Khuếch đại tín hiệu đầu vào với hệ số có thể lập trình.
-
Nguồn dòng kích thích (IEXC1/2): Cung cấp dòng chuẩn cho cảm biến RTD.
-
Tham chiếu nội (VREFOUT, VREFCOM): Giảm nhu cầu dùng IC tham chiếu ngoài.
-
GPIO: Có thể dùng để điều khiển thiết bị ngoại vi hoặc đọc tín hiệu số.
-
SPI Interface: Dễ dàng kết nối với vi điều khiển (MCU).
6. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Ứng dụng
-
Đo nhiệt độ (RTD, Thermocouple, Thermistor).
-
Đo áp suất, tải trọng (Load Cell, Strain Gauge).
-
Hệ thống đo điện hóa học, cảm biến dòng nhỏ.
-
Thiết bị y tế, đo tín hiệu sinh học.
-
Đo lường công nghiệp và giám sát năng lượng.
7. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Kích thước và đóng gói
-
Dạng vỏ: TSSOP-28 (Thin Shrink Small Outline Package).
-
Kích thước tiêu chuẩn:
-
Dài: 9.7 mm
-
Rộng: 4.4 mm
-
Bước chân: 0.65 mm
-
-
Chất liệu: Epoxy đen chịu nhiệt, chống ẩm.
-
Ký hiệu in: ADS1148IPW hoặc ADS1148IPWR (tùy loại đóng gói).
8. ADS1148, ADS1148IPW, ADS1148IPWR – Cách kiểm tra và đo đạc
-
Kiểm tra nguồn:
-
Cấp AVDD = 5V, DVDD = 3.3V (hoặc cùng mức).
-
AVSS và DGND nối chung mass.
-
-
Kiểm tra hoạt động SPI:
-
Kéo CS xuống LOW, gửi lệnh đọc ID (0x20) qua SPI để xác thực chip.
-
-
Kiểm tra kênh đầu vào:
-
Cấu hình AIN0–AIN1 làm cặp vi sai, cấp tín hiệu DC 100 mV.
-
Đọc giá trị số qua SPI và so sánh với kết quả mong đợi.
-
-
Kiểm tra tín hiệu DRDY:
-
Quan sát chân DRDY – khi có dữ liệu, chân này sẽ chuyển LOW.
-
-
Kiểm tra dòng kích thích (IEXC1/2):
-
Cấu hình và đo dòng ra (10 µA – 1.5 mA) bằng ampe kế chính xác.
-