MCP3914八路模擬前端的特性及評(píng)估板的應(yīng)用

Microchip公司的MCP3914是3V八路模擬前端（AFE），它包括8個(gè)同步取樣的Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、8個(gè)PGA、相位延遲補(bǔ)償區(qū)塊、低漂移基準(zhǔn)電壓、數(shù)字失調(diào)和增益誤差校準(zhǔn)寄存器以及高速20MHz SPI兼容的串口。

MCP3914 ADC是完全可配置的，主要功能如下：16/24-bit分辨率，32過(guò)采樣率（OSR）為32-4096，增益從1倍~ 32倍，獨(dú)立的關(guān)機(jī)和復(fù)位，抖動(dòng)和自動(dòng)調(diào)零。

其大大簡(jiǎn)化通信，具有8位命令，包括各個(gè)連續(xù)的讀/寫模式，和16/24/32-bit數(shù)據(jù)格式，可以通過(guò)直接存儲(chǔ)器存?。?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/dma/" target="_blank">DMA），一個(gè)8/16或32位單片機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，其獨(dú)立的數(shù)據(jù)引腳可以直接連接到MCU的中斷請(qǐng)求（IRQ）輸入。

該MCP3914包括先進(jìn)的安全功能來(lái)保護(hù)通信和配置設(shè)置，如，兩個(gè)串行數(shù)據(jù)輸出的CRC-16校驗(yàn)，和靜態(tài)寄存器映射配置。它還包括一個(gè)寄存器映射鎖（通過(guò)8位安全密鑰），以阻止不必要的寫命令。

該MCP3914可以與多種電壓，電流傳感器，包括分流器、電流互感器、Rogowski線圈和霍爾效應(yīng)傳感器相連接。

圖1 MCP3914功能框圖

MCP3914主要特性

●八個(gè)同步采樣24位分辨率的，Delta-Sigma模擬至數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器

●94.5dB SINAD，-107dBc的總諧波失真（THD）（最多35諧波），112dBFS的SFDR（每個(gè)通道）。

●實(shí)現(xiàn)了10000:1的動(dòng)態(tài)范圍0.1％典型有功功率測(cè)量誤差

●先進(jìn)的安全特性

- 對(duì)安全的數(shù)據(jù)傳輸所有通訊的16位循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）校驗(yàn)

- 16位CRC校驗(yàn)和中斷警惕寄存器映射配置

- 寄存器映射鎖（8位安全密鑰）

●2.7V~3.6V AVDD，DVDD

●可編程數(shù)據(jù)速率高達(dá)125ksps：

- 4MHz最大采樣頻率

- 16MHz最大主時(shí)鐘

●過(guò)采樣率高達(dá)4096

●0μA超低功耗關(guān)斷模式

●-122dB的通道間的串?dāng)_

●低漂移1.2V內(nèi)部參考電壓：10PPM /℃

●差分參考電壓輸入引腳

●每個(gè)通道的高增益可編程增益放大器（PGA）（高達(dá)32 V/V）

●相位延遲補(bǔ)償（1μs時(shí)間分辨率）

●獨(dú)立的數(shù)據(jù)就緒引腳，輕松同步

●單個(gè)24-bit數(shù)字偏移和增益誤差校正（每個(gè)通道）

●高速20MHz串行外設(shè)接口（SPI）（模式0，0和1，1兼容性）

●最小傳播時(shí)間連續(xù)讀/寫模式，與專用16/32-位模式

●可以40引腳UQFN封裝

●擴(kuò)展級(jí)溫度范圍：-40℃~+125℃

MCP3914應(yīng)用

●多相電能表

●電能計(jì)量和功率測(cè)量

●汽車

●便攜式儀表

●醫(yī)療和電源監(jiān)控

圖2 MCP3914應(yīng)用框圖

圖3 MCP3914 ADC評(píng)估板外形圖

MCP3914 ADC評(píng)估板

用于16位MCU系統(tǒng)的MCP3914 ADC評(píng)估板，可以評(píng)估MCP3914八通道AFE的性能。它還是一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用于基于16位PIC設(shè)備的應(yīng)用程序（使用現(xiàn)有的100引腳PIC單片機(jī)接插模塊PIM系統(tǒng)，與Explorer 16，及其他高引腳數(shù)PIC器件為基礎(chǔ)的演示板兼容）。該系統(tǒng)配備了一個(gè)編程PIC24FJ256GA110 PIM模塊，與能源管理工具軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和ADC設(shè)置通信。

MCP3914 ADC評(píng)估板用于16位MCU，采用了能源管理實(shí)用程序軟件，通過(guò)USB連接到電路板上，進(jìn)行MCP3914的評(píng)價(jià)。下載這個(gè)軟件的鏈接可以在評(píng)估板的網(wǎng)頁(yè)上找到。有關(guān)使用此軟件的說(shuō)明，請(qǐng)參閱支持文檔（應(yīng)用程序安裝包中）。

評(píng)估板主要特性

●八通道ADC MCP3914輸出顯示，使用串口通信連接PC軟件界面

●同時(shí)57ksps在OSR32地址回路全部或95dB SINAD（MCP3914 OSR512性能）

●系統(tǒng)和ADC性能分析（通過(guò)圖形化的PC工具顯示噪聲直方圖，頻域（FFT），時(shí)域波形圖和統(tǒng)計(jì)數(shù)值分析）

●強(qiáng)大的硬件設(shè)計(jì)，與模擬接地和模擬/數(shù)字分離，可以進(jìn)行MCP3914器件的低噪聲評(píng)估，包括單獨(dú)的電源和4層電路板電源層

●PICtail PLUS連接器，用于Explorer 16開(kāi)發(fā)子板的兼容