MS5112M——16-bit 多輸入內(nèi)置基準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器

產(chǎn)品簡(jiǎn)述

MS5112M 是一款高精度 16bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有 2

組差分輸入或 3 組單端輸入通道，高達(dá) 16bits 的分辨

率。內(nèi)部集成 2.048V 基準(zhǔn)源，差分輸入范圍達(dá)到

±2.048V。MS5112M 使用了 I 2C 兼容接口，并有 2 個(gè)地址

管腳，可以讓用戶選擇 8 個(gè) I 2C 從地址。電源電壓范圍

為 2.7V 到 5.5V。

MS5112M 轉(zhuǎn)換速率為 15、30、60 或 240SPS，集成

可編程增益放大器，其增益最高可到 8 倍。在單次轉(zhuǎn)換

模式中，MS5112M 在轉(zhuǎn)換結(jié)束后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入省電狀態(tài)，

減小功耗。

MS5112M 可用在高精度測(cè)量以及對(duì)空間、功耗有一

定要求的應(yīng)用場(chǎng)合中，如：手持儀器、工業(yè)控制和智能

變送器。

主要特點(diǎn)

?小尺寸封裝

?2 對(duì)差分輸入，3 組單端輸入通道

?I 2C 接口，8 個(gè)可編程地址

?片上基準(zhǔn)：2.048V±0.05%

?溫度漂移：40ppm/°C（最大值）

?內(nèi)置 PGA：1 到 8 倍

?內(nèi)置振蕩器

?16 位無(wú)失碼精度

?INL（積分非線性誤差）：0.01%

?單次轉(zhuǎn)換功能

?可編程輸出速率：15SPS 到 240SPS

?工作電壓范圍：2.7V 到 5.5V

?低功耗：290μA@5V

應(yīng)用

?手持儀器

?工業(yè)級(jí)控制

?智能變送器

?工業(yè)自動(dòng)化

?溫度測(cè)量

產(chǎn)品規(guī)格分類

內(nèi)部框圖

管腳圖

管腳說(shuō)明

極限參數(shù)

芯片使用中，任何超過(guò)極限參數(shù)的應(yīng)用方式會(huì)對(duì)器件造成永久的損壞，芯片長(zhǎng)時(shí)間處于極限工作

狀態(tài)可能會(huì)影響器件的可靠性。極限參數(shù)只是由一系列極端測(cè)試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。

推薦工作條件

電氣參數(shù)

若無(wú)特別說(shuō)明，測(cè)試條件：VDD=5V。

如有需求請(qǐng)聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

注：

1. 滿幅度的 99%。

2. FSR=滿幅度量程=2×2.048/PGA=4.096/PGA。

3. 包括 PGA 和基準(zhǔn)的所有誤差。

功能描述

MS5112M 是一個(gè) 16 位、差分、Σ-Δ 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、極易配置的特點(diǎn)使得用戶很容易

獲得精確的測(cè)量值。

MS5112M 由一個(gè)帶有可調(diào)增益的 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè) 2.048V 的電壓基準(zhǔn)、一個(gè)時(shí)鐘振蕩器、

一個(gè)數(shù)字濾波器和一個(gè) I 2C 接口組成，后面將對(duì)各組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

MS5112M 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器核由一個(gè)差分開關(guān)電容 Σ-Δ 調(diào)制器和一個(gè)數(shù)字濾波器組成。調(diào)制器測(cè)量

正、負(fù)模擬輸入端的壓差，并將其與基準(zhǔn)電壓相比較，在 MS5112M 中基準(zhǔn)電壓為 2.048V。數(shù)字濾波

器從調(diào)制器接收高速碼流，并輸出與輸入電壓成比例的數(shù)字信號(hào)。

輸入選擇器

MS5112M 有一個(gè)多輸入選擇器，可以提供 2 組差分輸入或 3 組單端輸入通道。配置寄存器控制輸

入選擇器的設(shè)置。

電壓基準(zhǔn)

MS5112M 內(nèi)置一個(gè) 2.048V 的片內(nèi)電壓基準(zhǔn)，無(wú)需外部基準(zhǔn)。

輸出碼計(jì)算

MS5112M 輸出碼的位數(shù)取決于更新速率，如表 1 所示。

MS5112M 輸出碼的格式為二進(jìn)制補(bǔ)碼，右對(duì)齊且經(jīng)過(guò)符號(hào)擴(kuò)展。不同輸入電平的輸出碼見表 2。

時(shí)鐘振蕩器

MS5112M 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器，該振蕩器驅(qū)動(dòng)調(diào)制器和數(shù)字濾波器。無(wú)需外部時(shí)鐘。

輸入阻抗

MS5112M 輸入級(jí)采用開關(guān)電容。等效電阻值取決于電容值和電容的開關(guān)頻率。電容值取決于可編

程增益放大器 (PGA)的設(shè)置，時(shí)鐘由片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生。典型工作頻率為 275kHz。

共模和差分輸入阻抗不同，詳情請(qǐng)見“電氣參數(shù)”。

當(dāng)外接高輸出阻抗輸入源，輸入端需要外接 buffer。

混疊

當(dāng)輸入信號(hào)頻率超過(guò)更新速率的一半，會(huì)產(chǎn)生混疊。為防止混疊的產(chǎn)生，必須限制輸入信號(hào)的帶

寬。MS5112M 的數(shù)字濾波器可在一定程度上衰減高頻率的噪聲，但其 sinc 濾波器不能完全替代抗混疊

濾波器。對(duì)于少數(shù)應(yīng)用，還是需要外部濾波。

在設(shè)計(jì)輸入濾波器時(shí)， 應(yīng)考慮到濾波器和 MS5112M 輸入之間的阻抗匹配。

工作模式

MS5112M 有兩種轉(zhuǎn)換模式：連續(xù)轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換。

在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式中，每次轉(zhuǎn)換完成，MS5112M 都將結(jié)果存入結(jié)果寄存器，并立即開始下一次轉(zhuǎn)

換。

在單次轉(zhuǎn)換模式中，MS5112M 會(huì)等待配置寄存器中的 ST/ DRDY 位被置為 1。ST/ DRDY 位被置為 1

后，MS5112M 開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后，MS5112M 將結(jié)果存入結(jié)果寄存器中，并復(fù)位 ST/ DRDY 位為

0，進(jìn)入省電模式。

從連續(xù)轉(zhuǎn)換模式切換到單次轉(zhuǎn)換模式時(shí)，MS5112M 將完成當(dāng)前轉(zhuǎn)換，并復(fù)位 ST/ DRDY 位為 0，進(jìn)

入省電模式。

復(fù)位和上電

在上電時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行一次復(fù)位，配置寄存器中的所有位設(shè)置為默認(rèn)值。

MS5112M 會(huì)對(duì) I 2C 的總呼叫復(fù)位命令做出響應(yīng)，當(dāng) MS5112M 接收到總呼叫復(fù)位命令時(shí)，立即執(zhí)

行一次復(fù)位。

I 2C 接口

MS5112M 通過(guò) I 2C 接口通信。圖 1 為 I 2C 時(shí)序圖，表 3 列出了相關(guān)參數(shù)。

串行總線地址

對(duì) MS5112M 進(jìn)行讀寫，主機(jī)必須通過(guò)地址位對(duì)從機(jī)尋址。從機(jī)地址位包括 7 個(gè)地址位、1 個(gè)操作

位。

MS5112M 有兩個(gè)地址管腳，ASEL0 和 ASEL1，可以設(shè)置 I 2C 的地址。這個(gè)管腳可以設(shè)置為邏輯低、

邏輯高或懸空。通過(guò)兩個(gè)管腳可以設(shè)置 8 個(gè)地址，如表 4 所示。在上電復(fù)位或 I 2C 總呼叫命令之后，

器件將對(duì) ASEL0 和 ASEL1 管腳狀態(tài)進(jìn)行采樣。

I 2C 總呼叫

如果地址位 8 位都為 0 時(shí)，MS5112M 響應(yīng)總呼叫。器件應(yīng)答總呼叫并響應(yīng)第二個(gè)字節(jié)的命令。如

果該命令為 04h，MS5112M 將只鎖存地址管腳 ASEL0 和 ASEL1 的狀態(tài)，并不復(fù)位配置寄存器。如果命

令為 06h，MS5112M 將鎖存地址管腳的狀態(tài)，并復(fù)位配置寄存器。

I 2C 數(shù)據(jù)速率

I 2C 總線有三種速度方式：標(biāo)準(zhǔn)方式，允許最高 100kHz 的時(shí)鐘頻率?？焖俜绞剑试S最高 400kHz

的時(shí)鐘頻率。高速方式，允許最高 3.4MHz 的時(shí)鐘頻率。

關(guān)于高速方式的更多信息，參考 I 2C 規(guī)格說(shuō)明。

結(jié)果寄存器

16 位的結(jié)果寄存器存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果，采用二進(jìn)制補(bǔ)碼格式。在復(fù)位或上電之后，結(jié)果寄存器清 0，

直到第一次轉(zhuǎn)換完成。結(jié)果寄存器的格式如表 5 所示。

配置寄存器

8 位配置寄存器控制 MS5112M 的工作模式、更新速率和可編程增益放大器(PGA)。配置寄存器的

格式如表 6 所示，默認(rèn)設(shè)置是 8CH。

如有需求請(qǐng)聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

位 6-5：INP

輸入信號(hào)選擇位。如表 7 所示，通過(guò)控制這兩位，MS5112M 可以用來(lái)選擇 2 個(gè)差分通道或 3 個(gè)以

AIN3 為參考的單端輸入通道。

位 4：SC

轉(zhuǎn)換模式選擇位。當(dāng) SC 為 1 時(shí)，選擇單次轉(zhuǎn)換模式；當(dāng) SC 為 0 時(shí)，選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。默認(rèn)為0。

位 3-2：DR

更新速率選擇位，如表 8 所示。

位 1-0：PGA

增益設(shè)置選擇位，如表 9 所示。

讀操作

讀取結(jié)果寄存器和配置寄存器的值。先對(duì) MS5112M 尋址，再?gòu)闹凶x出 3 個(gè)字節(jié)。前 2 個(gè)字節(jié)是

結(jié)果寄存器的值，第 3 個(gè)字節(jié)是配置寄存器的值。

可不讀出配置寄存器，在讀操作中允許讀出的字節(jié)個(gè)數(shù)少于 3 個(gè)。如果讀取多于 3 個(gè)字節(jié)，那么

從第 4 個(gè)字節(jié)開始將為 FFH。

MS5112M 的典型讀操作的時(shí)序見圖 2。

寫操作

對(duì)配置寄存器進(jìn)行寫操作。先對(duì) MS5112M 尋址，再寫入一個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)將被寫入配置寄存

器中。

寫入多個(gè)字節(jié)無(wú)效，將忽略第一個(gè)字節(jié)之后的任何字節(jié)。MS5112M 寫操作的典型時(shí)序見圖 3。

典型應(yīng)用圖

基本連接方法

對(duì)于多數(shù)應(yīng)用而言，MS5112M 的典型基本連接圖如圖 4 所示。

連接多個(gè)器件

一條 I 2C 總線可連接多個(gè) MS5112M。使用 ASEL1 和 ASEL0 腳，MS5112M 可以設(shè)置為 8 種不同 I 2C

地址。如圖 5 所示，三個(gè) MS5112M 連接到同一條總線。一條 I 2C 總線上最多可以連接 8 個(gè) MS5112M

（使用不同狀態(tài)的 ASEL1 和 ASEL0 腳進(jìn)行控制）。

注意，I 2C 總線僅需一組上拉電阻。

低端電流監(jiān)控器

圖 6 是低端電流監(jiān)控器的電路圖。該電路通過(guò)一個(gè)檢流電阻來(lái)讀取電壓。此電阻上的電壓可用低

漂移的運(yùn)放 MS8552 放大，放大結(jié)果由 MS5112M 讀取。

建議 MS5112M 工作在 8 倍增益下，可以降低 MS8552 的增益。對(duì)于 8 倍增益而言，運(yùn)放應(yīng)提供最

高不高于 0.256V 的輸出電壓，所以在滿刻度電流時(shí)，檢流電阻提供最大 64mV 的電壓降。

封裝外形圖

MSOP10

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇