ADS1120 ADC de 16 bits, bajo consumo, TSSOP-16

Análisis general del producto

He utilizado el ADS1120IPWR en varios montajes de adquisición de datos, desde una placa con microcontrolador de 3,3 V hasta un sistema de monitorización de temperatura alimentado por batería. Es un ADC delta-sigma de 16 bits orientado a señales pequeñas, con cuatro entradas analógicas configurables como entradas individuales o diferenciales, interfaz SPI, amplificador de ganancia programable y referencia integrada.

Su planteamiento es distinto al de un ADC rápido para capturar audio o formas de onda. Aquí prima la estabilidad y la calidad de la medida frente a la velocidad bruta. Puede trabajar hasta 2 kSPS, aunque el comportamiento más limpio se obtiene a velocidades moderadas. A 20 SPS, el filtrado digital ofrece rechazo simultaneo de interferencias de 50 y 60 Hz, algo especialmente util en entornos industriales o cerca de fuentes de alimentacion conmutadas.

Calidad de construcción y materiales

El encapsulado TSSOP-16 permite integrar bastante funcionalidad en una superficie reducida, pero exige mas cuidado que un componente en formato SOIC o un modulo ya montado. El paso entre terminales es estrecho y recomiendo soldadura por aire caliente o una punta fina con abundante flux, especialmente en prototipos montados a mano.

En mis pruebas, la mayor parte de los problemas no procedia del circuito integrado, sino de la placa: masas analogicas mal distribuidas, pistas de reloj demasiado proximas a las entradas y condensadores de desacoplo alejados de los pines de alimentacion. Para obtener lecturas consistentes, conviene colocar los condensadores ceramicos junto al ADC, separar en lo posible las zonas analogica y digital y evitar que las corrientes de retorno del microcontrolador atraviesen la referencia o el sensor.

El formato TSSOP facilita la inspeccion visual y resulta adecuado para producciones medias y grandes mediante montaje superficial. Tambien permite reparar una placa con medios razonables, aunque no es el componente mas comodo para quien empieza a soldar SMD.

Compatibilidad y rendimiento

La alimentacion puede situarse entre 2,3 y 5,5 V, por lo que se integra sin dificultad con microcontroladores de 3,3 V y con plataformas de 5 V, siempre respetando los niveles logicos y el diseño de masas. La comunicacion SPI funciona correctamente con microcontroladores habituales, incluidos sistemas basados en ARM, placas de desarrollo y controladores industriales.

La ganancia programable, con valores de hasta 128 V/V, es uno de sus elementos mas practicos. En una prueba con una sonda RTD, pude aprovechar mejor el margen del convertidor sin añadir un amplificador operacional externo. Con termopares tambien resulta interesante, ya que las señales son muy pequeñas y cualquier ruido añadido antes de la conversion perjudica la lectura final.

El dispositivo incorpora recursos pensados para sensores: fuentes de corriente programables, referencia, sensor de temperatura interno y conmutador de baja tension. Las fuentes de excitacion simplifican el conexionado de RTD de dos, tres o cuatro hilos, aunque para obtener una medicion realmente precisa hay que cuidar la resistencia de los cables, el trazado de las pistas y la compensacion correspondiente en el firmware.

En una configuracion de trabajo con un microcontrolador, una pantalla y registro en memoria, la carga de procesamiento fue baja. El ADC realiza el filtrado y entrega los datos por SPI, de modo que el controlador puede encargarse de la interfaz de usuario, las comunicaciones o el almacenamiento. Para una señal de temperatura lenta, las tasas bajas proporcionan una lectura estable; para control mas rapido, los 2 kSPS ofrecen un margen suficiente, aunque no sustituye a un ADC SAR de alta velocidad.

Puntos fuertes y aspectos mejorables

Entre sus puntos fuertes destacaria:

• Buena adecuacion para RTD, termopares, termistores y sensores de puente.
• PGA integrado, que reduce la necesidad de etapas analogicas externas.
• Interfaz SPI sencilla y ampliamente compatible.
• Alimentacion flexible para diseños portatiles y sistemas industriales.
• Filtrado digital util para reducir la interferencia de la red electrica.
• Integracion de referencia y fuentes de excitacion en un encapsulado compacto.

Tambien tiene algunas limitaciones. La resolucion nominal de 16 bits no significa que siempre se disponga de 16 bits efectivos en cualquier montaje. El ruido del sensor, la referencia, la alimentacion y el diseño de la PCB condicionan mucho el resultado. En una lectura rapida o con ganancia elevada, una fuente de alimentacion mediocre puede ser mas determinante que el propio ADC.

Frente a soluciones sencillas como un ADC integrado en un microcontrolador, ofrece mejor adaptacion a señales de baja amplitud y mas herramientas de acondicionamiento. A cambio, requiere estudiar el mapa de registros, los tiempos de SPI y la configuracion del filtro. Frente a ADC de mayor resolucion, suele resultar mas facil de integrar y menos exigente en consumo, pero no es la opcion adecuada cuando se necesitan margenes metrologicos muy superiores o una frecuencia de muestreo elevada.

Veredicto del experto

Considero el ADS1120IPWR una opcion equilibrada para sistemas de medicion de temperatura, instrumentacion portatil, automatizacion y nodos IoT donde importan mas la estabilidad y el bajo ruido que la velocidad maxima. Su PGA, las fuentes de excitacion y la flexibilidad de las entradas permiten simplificar bastante el circuito analogico.

Lo recomiendo para diseños con RTD o termopar siempre que se acompañe de una PCB cuidada, una referencia bien desacoplada y una calibracion razonable en firmware. No lo elegiria para audio, control de motores o captura de señales rapidas. Para esos casos, un ADC SAR especializado resulta mas apropiado.

Antes de soldarlo, conviene comprobar la orientacion del encapsulado, verificar la procedencia del componente y consultar la documentacion electrica completa. Una vez montado, recomiendo limpiar bien los restos de flux, comprobar cortocircuitos entre terminales y validar la lectura con una fuente de señal conocida. En este tipo de ADC, un buen diseño alrededor del chip es tan importante como el propio convertidor.