ADS112C04硬件電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

第一章 ADS112C04芯片概述

ADS112C04是一款由德州儀器（Texas Instruments）公司推出的高精度、低功耗、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），專為小信號(hào)傳感器測(cè)量應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它集成了多種高性能模擬功能，包括一個(gè)低噪聲可編程增益放大器（PGA）、一個(gè)高精度的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、兩個(gè)匹配的可編程電流源（IDAC）、一個(gè)激勵(lì)電流源，以及一個(gè)用于熱電偶測(cè)量的內(nèi)部溫度傳感器。這些集成特性極大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，使得工程師能夠以更少的外部元件實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量系統(tǒng)，特別是在電阻溫度檢測(cè)器（RTD）、熱電偶、熱敏電阻和橋式傳感器等應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

ADS112C04的16位分辨率能夠提供極高的測(cè)量精度，其有效分辨率（ENOB）可以達(dá)到15.5位，這意味著它能夠精確地捕捉到微小的模擬信號(hào)變化。其低功耗特性使其非常適合于便攜式設(shè)備和電池供電的應(yīng)用。同時(shí)，ADS112C04支持I2C兼容的雙線串行接口，使得與微控制器（MCU）的通信變得簡(jiǎn)單高效。該芯片采用小型QFN或TSSOP封裝，節(jié)省了寶貴的PCB空間。本篇文檔將圍繞ADS112C04的硬件電路設(shè)計(jì)展開，詳細(xì)介紹其各個(gè)功能模塊的電路實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、關(guān)鍵元件選型以及PCB布局布線技巧，旨在為工程師提供一份全面的設(shè)計(jì)參考。

第二章 ADS112C04引腳功能詳解

理解ADS112C04的引腳功能是正確進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。ADS112C04通常采用20引腳QFN或TSSOP封裝，其主要引腳功能如下所述。每一個(gè)引腳的功能都至關(guān)重要，合理的連接和處理是確保芯片性能的關(guān)鍵。

• AVDD (模擬電源電壓)： 這是芯片內(nèi)部模擬電路的核心電源引腳，為內(nèi)部的PGA、ADC核心、基準(zhǔn)電壓源以及IDAC等模擬功能模塊供電。AVDD的供電質(zhì)量直接影響到ADS112C04的測(cè)量精度和噪聲性能。設(shè)計(jì)中必須采用低噪聲、紋波小的電源，并配合適當(dāng)?shù)耐笋铍娙葸M(jìn)行濾波。一個(gè)干凈、穩(wěn)定的AVDD電源是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的首要條件。

• DVDD (數(shù)字電源電壓)： 這是芯片內(nèi)部數(shù)字電路的供電引腳，為I2C接口和數(shù)字邏輯部分供電。DVDD與AVDD可以共用同一個(gè)電源，但為了隔離數(shù)字噪聲對(duì)模擬電路的影響，通常建議在PCB布局時(shí)對(duì)AVDD和DVDD分別進(jìn)行退耦，或者在可能的情況下使用獨(dú)立的電源。

• AGND (模擬地)： 這是ADS112C04的模擬地引腳，作為所有模擬信號(hào)的參考零電位。所有模擬輸入信號(hào)、基準(zhǔn)電壓源的負(fù)端以及退耦電容的負(fù)端都應(yīng)連接到AGND。在PCB布局中，AGND應(yīng)該通過一個(gè)單獨(dú)的地平面或較寬的走線連接到系統(tǒng)的星形接地中心，以避免數(shù)字地噪聲的串?dāng)_。

• DGND (數(shù)字地)： 這是ADS112C04的數(shù)字地引腳，作為數(shù)字邏輯電路的參考地。在PCB布局中，DGND和AGND應(yīng)通過單點(diǎn)連接的方式匯合，以避免數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的瞬態(tài)電流對(duì)敏感的模擬信號(hào)路徑產(chǎn)生影響。理想情況下，這種連接應(yīng)該在電源的源頭或者在ADC芯片的下方進(jìn)行。

• AIN0, AIN1, AIN2, AIN3 (模擬輸入)： 這些是ADS112C04的四個(gè)模擬輸入引腳，它們可以被配置為兩個(gè)差分輸入通道（AIN0-AIN1, AIN2-AIN3），或四個(gè)單端輸入通道（AIN0-AGND, AIN1-AGND等），或用于連接IDAC的電流回環(huán)。這些引腳是外部傳感器信號(hào)進(jìn)入芯片的門戶，其電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

• REFP0, REFN0, REFP1, REFN1 (基準(zhǔn)電壓輸入)： ADS112C04支持外部差分基準(zhǔn)電壓輸入。REFP0和REFN0用于ADC轉(zhuǎn)換，REFP1和REFN1則作為備用或用于其他功能。設(shè)計(jì)中可以選擇高精度的外部基準(zhǔn)電壓源，例如TI的REF5025，以確保測(cè)量的絕對(duì)精度。

• SCL (I2C時(shí)鐘線)： 這是I2C接口的時(shí)鐘輸入引腳，由主控制器（如MCU）控制。SCL線的電平邏輯取決于DVDD的電壓，因此需要確保MCU的I2C接口電平與ADS112C04兼容。

• SDA (I2C數(shù)據(jù)線)： 這是I2C接口的雙向數(shù)據(jù)線，用于ADS112C04與MCU之間的數(shù)據(jù)傳輸。SDA和SCL線都需要上拉電阻才能正常工作。上拉電阻的阻值需要根據(jù)總線電容和工作頻率進(jìn)行合理選擇。

• DRDY (數(shù)據(jù)就緒)： 這是一個(gè)輸出引腳，當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換完成并有新數(shù)據(jù)可用時(shí)，該引腳會(huì)發(fā)出低電平信號(hào)。這是一個(gè)非常有用的中斷信號(hào)，可以通知MCU隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)效率。

• MCLK (主時(shí)鐘)： 該引腳是ADC內(nèi)部時(shí)鐘的輸入引腳。ADS112C04可以采用內(nèi)部振蕩器或外部時(shí)鐘源。如果使用外部時(shí)鐘，MCLK需要連接到外部時(shí)鐘信號(hào)；如果使用內(nèi)部時(shí)鐘，該引腳可以懸空或連接到數(shù)字地。

• RESET (復(fù)位)： 這是一個(gè)輸入引腳，用于對(duì)芯片進(jìn)行硬件復(fù)位。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，芯片將進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中，可以通過一個(gè)上電復(fù)位電路來確保芯片在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)正確初始化。

第三章 電源與基準(zhǔn)電壓電路設(shè)計(jì)

電源和基準(zhǔn)電壓是ADS112C04性能的決定性因素。一個(gè)噪聲小、紋波低、穩(wěn)定的電源以及一個(gè)高精度的基準(zhǔn)電壓源是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的基礎(chǔ)。

3.1 電源電路設(shè)計(jì)

ADS112C04的模擬電源（AVDD）和數(shù)字電源（DVDD）通常為2.3V至5.5V。為了確保電源質(zhì)量，以下設(shè)計(jì)原則至關(guān)重要：

• 退耦電容： 在AVDD和DVDD引腳處，必須盡可能靠近引腳放置退耦電容。通常采用多個(gè)電容組合的方式，例如一個(gè)10μF的電解電容用于濾除低頻噪聲，一個(gè)0.1μF的陶瓷電容用于濾除中頻噪聲，以及一個(gè)0.01μF或更小的陶瓷電容用于濾除高頻噪聲。這些電容應(yīng)直接連接到AVDD和AGND，以及DVDD和DGND，走線應(yīng)盡可能短。

• LDO穩(wěn)壓器： 為了獲得干凈的直流電源，建議使用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）為ADS112C04供電。LDO相比于開關(guān)電源具有更低的輸出噪聲和紋波，非常適合為敏感的模擬電路供電。在選擇LDO時(shí)，應(yīng)考慮其低噪聲、高PSRR（電源抑制比）和快速響應(yīng)特性。

• 電源濾波： 除了退耦電容，還可以在電源線上串聯(lián)一個(gè)磁珠或小阻值電阻（例如10Ω）來進(jìn)一步隔離數(shù)字電源和模擬電源，形成RC或LC濾波網(wǎng)絡(luò)，以抑制高頻噪聲的傳入。這是一種常見的“星形”供電拓?fù)?，能夠有效隔離不同部分的噪聲。

3.2 基準(zhǔn)電壓電路設(shè)計(jì)

ADS112C04可以使用其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，也可以使用外部基準(zhǔn)電壓源。雖然內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源在某些應(yīng)用中足夠，但對(duì)于需要更高精度和溫度穩(wěn)定性的應(yīng)用，強(qiáng)烈建議使用外部高精度基準(zhǔn)電壓源。

• 外部基準(zhǔn)電壓源選擇： 德州儀器公司提供了多種高性能基準(zhǔn)電壓源，例如REF5025（2.5V輸出）、REF5040（4.096V輸出）等。這些基準(zhǔn)電壓源具有極低的溫度漂移和高精度，非常適合ADS112C04。選擇合適的基準(zhǔn)電壓源需要考慮其輸出電壓與ADS112C04的輸入范圍相匹配，以及其溫度特性。

• 基準(zhǔn)電壓源電路： 外部基準(zhǔn)電壓源的輸出應(yīng)連接到ADS112C04的REFP0引腳。REFN0引腳通常連接到AGND，形成單極性的基準(zhǔn)電壓。基準(zhǔn)電壓源的輸出端也需要放置一個(gè)退耦電容，以濾除高頻噪聲，通常使用1μF或10μF的電容。同時(shí)，基準(zhǔn)電壓走線應(yīng)盡可能短且遠(yuǎn)離任何噪聲源，例如數(shù)字信號(hào)線。

第四章 模擬輸入前端電路設(shè)計(jì)

ADS112C04的模擬輸入前端電路設(shè)計(jì)是連接傳感器和保護(hù)芯片的關(guān)鍵。它包括信號(hào)調(diào)理、噪聲濾波和過壓保護(hù)等部分。

4.1 差分與單端輸入

ADS112C04可以配置為差分輸入或單端輸入模式。

• 差分輸入模式： 這是測(cè)量小信號(hào)（如熱電偶、應(yīng)變片）的最佳選擇。在這種模式下，ADS112C04測(cè)量的是兩個(gè)輸入引腳（例如AIN0和AIN1）之間的電壓差。這種方法能夠有效抑制共模噪聲，提高測(cè)量信噪比。

• 單端輸入模式： 這種模式下，ADS112C04測(cè)量的是一個(gè)輸入引腳（例如AIN0）相對(duì)于AGND的電壓。適用于測(cè)量較大的、相對(duì)于地的信號(hào)。

4.2 RC濾波電路

為了抑制外部高頻噪聲和射頻干擾（RFI），在ADS112C04的模擬輸入引腳處，通常會(huì)增加一個(gè)低通RC濾波器。

• 濾波器設(shè)計(jì)： 一個(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波器由一個(gè)串聯(lián)電阻R和一個(gè)并聯(lián)電容C組成。電阻R應(yīng)放置在傳感器輸出端，電容C應(yīng)放置在ADS112C04輸入引腳處，靠近芯片。濾波器的截止頻率$f_c = 1/(2pi RC)$應(yīng)遠(yuǎn)低于信號(hào)的最高頻率，但足夠高以避免對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生衰減。通常，截止頻率選擇在幾十到幾百Hz。

• 元件選擇： R的阻值不應(yīng)過大，以避免在PGA輸入端產(chǎn)生額外的失調(diào)電壓和噪聲。C應(yīng)選擇高品質(zhì)的陶瓷電容，以確保穩(wěn)定的濾波性能。

4.3 過壓保護(hù)

ADS112C04的輸入引腳具有一定的耐壓能力，但為了防止外部瞬態(tài)過壓或靜電放電（ESD）損壞芯片，需要設(shè)計(jì)過壓保護(hù)電路。

• TVS二極管或肖特基二極管： 可以在每個(gè)模擬輸入引腳處添加TVS二極管或肖特基二極管來鉗位過壓。這些二極管的導(dǎo)通電壓應(yīng)略高于電源電壓，以在正常工作時(shí)不會(huì)導(dǎo)通。

• 限流電阻： 在保護(hù)二極管之前，可以串聯(lián)一個(gè)限流電阻，以限制過壓時(shí)的電流。

第五章 熱電偶測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

熱電偶是工業(yè)上常用的溫度傳感器，但其輸出電壓非常?。ㄎ⒎?jí)），且需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償（CJC）。ADS112C04集成了PGA和內(nèi)部溫度傳感器，非常適合此類應(yīng)用。

5.1 熱電偶連接與冷端補(bǔ)償

• 熱電偶連接： 熱電偶的正負(fù)極應(yīng)直接連接到ADS112C04的差分輸入引腳，例如AIN0和AIN1。為了減少外部噪聲，熱電偶的引線應(yīng)采用屏蔽電纜。

• 冷端補(bǔ)償： 熱電偶測(cè)量的是熱端與冷端（即ADS112C04輸入引腳處的接線端子）之間的溫差。為了獲得熱端的絕對(duì)溫度，必須測(cè)量冷端的溫度，并進(jìn)行補(bǔ)償。ADS112C04內(nèi)置的溫度傳感器可以直接用于測(cè)量冷端溫度。將熱電偶的冷端放置在ADS112C04芯片附近，通過內(nèi)部溫度傳感器測(cè)量其溫度，再通過軟件將熱電偶的電壓轉(zhuǎn)換為溫度，并加上冷端溫度，即可得到熱端的真實(shí)溫度。

5.2 具體電路實(shí)現(xiàn)

• 信號(hào)通路： 熱電偶的正極連接到AIN0，負(fù)極連接到AIN1。在AIN0和AIN1引腳處各串聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻，然后并聯(lián)一個(gè)0.1μF的電容到AGND，構(gòu)成低通RC濾波器。

• PGA配置： 由于熱電偶信號(hào)很小，需要配置ADS112C04的內(nèi)部PGA為高增益，例如128。這將放大微小的熱電偶電壓，使其在ADC的有效輸入范圍內(nèi)。

• IDAC配置： 如果需要對(duì)熱電偶進(jìn)行診斷，例如檢測(cè)開路，可以配置ADS112C04的IDAC，使其輸出一個(gè)微小的電流。通過監(jiān)測(cè)這個(gè)電流在熱電偶電路中產(chǎn)生的電壓，可以判斷熱電偶是否正常連接。

第六章 RTD測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

電阻溫度檢測(cè)器（RTD）是一種高精度的溫度傳感器，其電阻值隨溫度變化。ADS112C04的內(nèi)部IDAC非常適合用于RTD的激勵(lì)電流源，從而簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

6.1 RTD連接方式

RTD可以采用2線、3線或4線連接方式。

• 2線制： 最簡(jiǎn)單的連接方式，但引線電阻會(huì)引入誤差。

• 3線制： 通過增加一根引線來測(cè)量引線電阻，并進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高精度。

• 4線制： 最佳連接方式，使用兩根線提供激勵(lì)電流，另外兩根線測(cè)量RTD兩端的電壓，徹底消除了引線電阻的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)最高的測(cè)量精度。ADS112C04的IDAC非常適合4線制測(cè)量。

6.2 4線制RTD電路設(shè)計(jì)

• 激勵(lì)電流源： 配置ADS112C04的內(nèi)部IDAC，使其從AIN2或AIN3引腳輸出一個(gè)恒定的激勵(lì)電流，例如100μA。

• 電壓測(cè)量： RTD的兩端分別連接到ADS112C04的差分輸入引腳，例如AIN0和AIN1。這樣，ADS112C04就可以直接測(cè)量RTD兩端的電壓。

• 基準(zhǔn)電壓源： 在4線制RTD測(cè)量中，通常采用比率式測(cè)量，即將基準(zhǔn)電阻（）與RTD串聯(lián)，并使用ADS112C04的IDAC為其提供激勵(lì)電流。這樣，基準(zhǔn)電阻兩端的電壓就可以作為ADC的基準(zhǔn)電壓。通過測(cè)量RTD兩端的電壓和基準(zhǔn)電阻兩端的電壓，可以計(jì)算出RTD的電阻值，從而消除激勵(lì)電流源的漂移和變化帶來的誤差。

6.3 具體電路實(shí)現(xiàn)

以4線制RTD（例如Pt100）為例，其電路連接如下：

• RTD的電流輸入引腳（I+）連接到ADS112C04的AIN2，其電壓測(cè)量引腳（V+）連接到AIN0。

• RTD的電流返回引腳（I-）連接到AGND，其電壓測(cè)量引腳（V-）連接到AIN1。

• 在AIN0和AIN1之間，可以放置一個(gè)RC濾波器。

• 在AIN2和AGND之間，放置一個(gè)基準(zhǔn)電阻RREF，例如1kΩ，用于比率式測(cè)量。

第七章 應(yīng)變片/壓力傳感器橋式電路設(shè)計(jì)

應(yīng)變片通常以惠斯通電橋的形式連接，用于測(cè)量微小的電阻變化，進(jìn)而推導(dǎo)出應(yīng)變、壓力或重量等物理量。ADS112C04的PGA和高精度特性使其成為處理惠斯通電橋小信號(hào)的理想選擇。

7.1 惠斯通電橋連接

• 激勵(lì)電壓： 惠斯通電橋需要一個(gè)穩(wěn)定的激勵(lì)電壓源。這個(gè)電壓源可以是ADS112C04的AVDD，也可以是外部的低噪聲LDO。

• 差分輸出： 橋式電路的輸出是差分信號(hào)，其電壓通常非常小，在mV級(jí)別。將橋式電路的差分輸出直接連接到ADS112C04的差分輸入引腳，例如AIN0和AIN1。

7.2 具體電路實(shí)現(xiàn)

• 信號(hào)調(diào)理： 惠斯通電橋的差分輸出直接連接到ADS112C04的AIN0和AIN1引腳。

• PGA配置： 配置ADS112C04的內(nèi)部PGA為高增益，例如64或128，以放大橋式電路的微弱輸出信號(hào)。

• 低通濾波： 在AIN0和AIN1引腳處，增加RC低通濾波器，以抑制高頻噪聲。

• 基準(zhǔn)電壓： 通常采用比率式測(cè)量，即ADC的基準(zhǔn)電壓與橋式電路的激勵(lì)電壓相同。這樣，激勵(lì)電壓的波動(dòng)就不會(huì)影響測(cè)量的精度。

第八章 數(shù)字通信接口電路設(shè)計(jì)

ADS112C04采用I2C兼容的雙線串行接口與MCU進(jìn)行通信。正確的接口電路設(shè)計(jì)是確保通信穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。

8.1 I2C接口電路

• 上拉電阻： I2C總線是開漏輸出，因此SCL和SDA線都需要通過上拉電阻連接到DVDD。上拉電阻的阻值選擇至關(guān)重要，它決定了總線的上升沿速度。阻值過大，上升沿會(huì)變慢，可能導(dǎo)致通信失?。蛔柚颠^小，會(huì)增加功耗，并可能對(duì)總線驅(qū)動(dòng)能力造成負(fù)擔(dān)。通常，上拉電阻選擇在1kΩ至10kΩ之間，具體值需要根據(jù)總線電容和工作頻率進(jìn)行計(jì)算。

• MCU連接： ADS112C04的SCL和SDA引腳直接連接到MCU的I2C接口。為了防止信號(hào)反射，走線應(yīng)盡可能短且直。

• 電平兼容性： 確保ADS112C04的DVDD電壓與MCU的I2C接口電壓兼容。如果電壓不兼容，需要使用電平轉(zhuǎn)換芯片。

第九章 PCB布局布線建議

PCB布局是硬件設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)，它直接影響到ADS112C04的最終性能。

9.1 模擬與數(shù)字地分離

• 地平面： 在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)將ADS112C04的AGND和DGND分開，形成獨(dú)立的模擬地平面和數(shù)字地平面。

• 單點(diǎn)連接： 這兩個(gè)地平面應(yīng)只在一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行連接，最好是在ADS112C04芯片的下方或電源的源頭處。這種星形接地拓?fù)淇梢杂行Х乐箶?shù)字噪聲通過地平面串?dāng)_到敏感的模擬電路。

9.2 走線原則

• 模擬信號(hào)走線： 模擬輸入信號(hào)的走線應(yīng)盡可能短、直，且遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)線、時(shí)鐘線和開關(guān)電源等噪聲源。可以在敏感的模擬走線周圍添加地線進(jìn)行屏蔽。

• 電源走線： 電源走線應(yīng)寬闊，以降低阻抗。退耦電容應(yīng)放置在盡可能靠近芯片電源引腳的位置。

• 基準(zhǔn)電壓走線： 基準(zhǔn)電壓走線也應(yīng)盡可能短、直，且遠(yuǎn)離噪聲源。

9.3 元件放置

• 芯片放置： ADS112C04芯片應(yīng)放置在PCB的中央?yún)^(qū)域，遠(yuǎn)離板邊緣，以防止邊緣效應(yīng)的影響。

• 模擬前端： 傳感器和信號(hào)調(diào)理電路應(yīng)放置在ADS112C04芯片的附近，以縮短模擬走線的長(zhǎng)度。

• 數(shù)字接口： MCU和I2C接口部分可以放置在PCB的另一端，與模擬部分保持一定的距離。

第十章 軟件驅(qū)動(dòng)與寄存器配置

ADS112C04的硬件電路設(shè)計(jì)需要配合正確的軟件配置才能發(fā)揮其最大性能。芯片的各種功能都是通過讀寫內(nèi)部寄存器來實(shí)現(xiàn)的。

10.1 寄存器介紹

ADS112C04共有4個(gè)配置寄存器（CONFIG0, CONFIG1, CONFIG2, CONFIG3）和1個(gè)數(shù)據(jù)寄存器（DATA_REG）。

• CONFIG0寄存器： 用于配置數(shù)據(jù)速率、增益、輸入多路復(fù)用器和電源模式。例如，$DR[2:0]$位用于設(shè)置ADC的數(shù)據(jù)速率，$PGA_GAIN[2:0]$位用于設(shè)置PGA的增益。

• CONFIG1寄存器： 用于配置工作模式、基準(zhǔn)電壓源、IDAC電流和內(nèi)部溫度傳感器。例如，$MUX[2:0]$位用于配置輸入通道，$TS[1:0]$位用于選擇溫度傳感器。

• CONFIG2寄存器： 用于配置I2C接口和故障診斷功能。

• CONFIG3寄存器： 用于配置GPIO和其它特殊功能。

10.2 寄存器配置流程

在使用ADS112C04時(shí)，軟件配置的一般流程如下：

1. I2C通信初始化： 在MCU端初始化I2C接口，設(shè)置時(shí)鐘頻率和地址。

2. 芯片復(fù)位： 通過向RESET引腳發(fā)送低電平信號(hào)，或通過I2C命令，對(duì)ADS112C04進(jìn)行軟件復(fù)位。

3. 寄存器寫入： 根據(jù)具體的應(yīng)用需求，向ADS112C04的配置寄存器寫入相應(yīng)的配置值。例如，配置PGA增益為128，數(shù)據(jù)速率為20SPS，輸入為AIN0-AIN1差分模式。

4. 開始轉(zhuǎn)換： ADS112C04配置完成后會(huì)自動(dòng)開始轉(zhuǎn)換。也可以通過向SYNC引腳發(fā)送信號(hào)來控制轉(zhuǎn)換。

5. 讀取數(shù)據(jù)： 等待DRDY引腳發(fā)出低電平信號(hào)，表示轉(zhuǎn)換完成。然后通過I2C接口從數(shù)據(jù)寄存器讀取16位的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

6. 數(shù)據(jù)處理： 讀取到的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，需要通過軟件進(jìn)行處理，例如將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓值、溫度值或壓力值。

第十一章 常見問題與故障排除

在ADS112C04的實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)遇到一些常見問題。

11.1 噪聲過大，測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定

• 原因： 電源噪聲、地線噪聲、外部電磁干擾等。

• 排除方法： 檢查電源退耦電容是否放置正確且容量足夠；檢查PCB布局，確保模擬地和數(shù)字地隔離良好；檢查信號(hào)線是否遠(yuǎn)離噪聲源；可以在信號(hào)線上增加RC低通濾波器。

11.2 通信失敗，無法讀寫寄存器

• 原因： I2C總線硬件連接錯(cuò)誤、上拉電阻值不正確、軟件配置錯(cuò)誤等。

• 排除方法： 檢查SCL和SDA線的連接是否正確；使用示波器檢查SCL和SDA的波形，看是否有正確的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)；檢查上拉電阻的阻值；確保MCU的I2C地址與ADS112C04的地址匹配。

11.3 測(cè)量精度低，存在較大誤差

• 原因： 基準(zhǔn)電壓源不穩(wěn)定、PGA增益設(shè)置不正確、引線電阻引入誤差、傳感器本身特性不佳等。

• 排除方法： 確保使用高精度的外部基準(zhǔn)電壓源；檢查PGA增益是否與信號(hào)幅度匹配；如果使用2線制RTD，考慮升級(jí)為3線或4線制；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除系統(tǒng)的固定誤差。

第十二章 總結(jié)與展望

ADS112C04作為一款集成度高、性能優(yōu)異的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，為小信號(hào)傳感器測(cè)量提供了強(qiáng)大的解決方案。本文詳細(xì)介紹了其硬件電路設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，從電源、基準(zhǔn)電壓到具體的傳感器應(yīng)用電路，再到PCB布局和軟件配置，旨在提供一份全面的設(shè)計(jì)指南。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要綜合考慮芯片的性能、應(yīng)用需求和環(huán)境因素，才能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。一個(gè)精心的硬件電路設(shè)計(jì)是成功的關(guān)鍵，而一個(gè)合理的PCB布局則能將硬件的性能發(fā)揮到極致。希望這份文檔能為您在ADS112C04的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中提供有價(jià)值的參考和幫助。