MS1112——16-bit 多输入内置基准模数转换器

王子文 2024-11-04 250

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描述

产品简述

MS1112 是一款高精度 16bit 模数转换器，具有 2 组差分输入

或 3 组单端输入通道，高达 16bits 的分辨率。内部集成 2.048V 基

准源，差分输入范围达到±2.048V。MS1112 使用了 I 2C 兼容接口，

并有 2 个地址管脚，可以让用户选择 8 个 I 2C 从地址。电源电压范

围为 2.7V 到 5.5V。

MS1112 转换速率为 15、30、60 或 240SPS，集成可编程增益

放大器，其增益最高可到 8 倍。在单次转换模式中，MS1112 在转

换结束后会自动进入省电状态，减小功耗。

MS1112 可用在高精度测量以及对空间、功耗有一定要求的应

用场合中，如：手持仪器、工业控制和智能变送器。

16-bit

主要特点

◼小尺寸封装

◼2 对差分输入，3 组单端输入通道

◼I 2C 接口，8 个可编程地址

◼片上基准：2.048V±0.5%

◼温度漂移：10ppm/°C

◼内置 PGA：1 到 8 倍

◼内置振荡器

◼16 位无失码精度

◼INL（积分非线性误差）：0.01%

◼单次转换功能

◼可编程输出速率：15SPS 到 240SPS

◼工作电压范围：2.7V 到 5.5V

◼低功耗：290μA@5V

应用

◼手持仪器

◼工业级控制

◼智能变送器

◼工业自动化

◼温度测量

产品规格分类

16-bit

管脚图

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管脚说明

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内部框图

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极限参数

芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。

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推荐工作条件

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电气参数

若无特别说明，测试条件：VDD=5V。

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如有需求请联系——三亚微科技王子文（16620966594）

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功能描述

MS1112 是一个 16 位、差分、Σ-Δ 型模数转换器，其设计简单、极易配置的特点使得用户很容易

获得精确的测量值。

MS1112 由一个带有可调增益的 Σ-Δ 模数转换器、一个 2.048V 的电压基准、一个时钟振荡器、一

个数字滤波器和一个 I2C 接口组成，后面将对各组成部分进行详细说明。

模数转换器

MS1112 的模数转换器核由一个差分开关电容 Σ-Δ 调制器和一个数字滤波器组成。调制器测量正、

负模拟输入端的压差，并将其与基准电压相比较，在 MS1112 中基准电压为 2.048V。数字滤波器从调

制器接收高速码流，并输出与输入电压成比例的数字信号。

输入选择器

MS1112 有一个多输入选择器，可以提供 2 组差分输入或 3 组单端输入通道。配置寄存器控制输

入选择器的设置。

电压基准

MS1112 内置一个 2.048V 的片内电压基准，无需外部基准。

输出码计算

MS1112 输出码的位数取决于更新速率，如表 1 所示。

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时钟振荡器

MS1112 内置时钟振荡器，该振荡器驱动调制器和数字滤波器。无需外部时钟。

输入阻抗

MS1112 输入级采用开关电容。等效电阻值取决于电容值和电容的开关频率。电容值取决于可编

程增益放大器 (PGA)的设置，时钟由片内时钟振荡器产生。典型工作频率为 275kHz。

共模和差分输入阻抗不同，详情请见“电气参数”。

当外接高输出阻抗输入源，输入端需要外接 buffer。

混叠

当输入信号频率超过更新速率的一半，会产生混叠。为防止混叠的产生，必须限制输入信号的带

宽。MS1112 的数字滤波器可在一定程度上衰减高频率的噪声，但其 sinc 滤波器不能完全替代抗混叠

滤波器。对于少数应用，还是需要外部滤波。

在设计输入滤波器时，应考虑到滤波器和 MS1112 输入之间的阻抗匹配。

工作模式

MS1112 有两种转换模式：连续转换和单次转换。

在连续转换模式中，每次转换完成，MS1112 都将结果存入结果寄存器，并立即开始下一次转

换。

在单次转换模式中，MS1112 会等待配置寄存器中的 ST/ DRDY 位被置为 1。ST/ DRDY 位被置为 1

后，MS1112 开始转换。转换完成后，MS1112 将结果存入结果寄存器中，并复位 ST/ DRDY 位为 0，进

入省电模式。

从连续转换模式切换到单次转换模式时，MS1112 将完成当前转换，并复位 ST/ DRDY 位为 0，进入

省电模式。

复位和上电

在上电时，自动执行一次复位，配置寄存器中的所有位设置为默认值。

MS1112 会对 I 2C 的总呼叫复位命令做出响应，当 MS1112 接收到总呼叫复位命令时，立即执行一

次复位。

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串行总线地址

对 MS1112 进行读写，主机必须通过地址位对从机寻址。从机地址位包括 7 个地址位、1 个操作

位。

MS1112 有两个地址管脚，ASEL0 和 ASEL1，可以设置 I 2C 的地址。这个管脚可以设置为逻辑低、

逻辑高或悬空。通过两个管脚可以设置 8 个地址，如表 4 所示。在上电复位或 I 2C 总呼叫命令之后，

器件将对 ASEL0 和 ASEL1 管脚状态进行采样。

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I 2C 总呼叫

如果地址位 8 位都为 0 时，MS1112 响应总呼叫。器件应答总呼叫并响应第二个字节的命令。如

果该命令为 04h，MS1112 将只锁存地址管脚 ASEL0 和 ASEL1 的状态，并不复位配置寄存器。如果命令

为 06h，MS1112 将锁存地址管脚的状态，并复位配置寄存器。

I 2C 数据速率

I 2C 总线有三种速度方式：标准方式，允许最高 100kHz 的时钟频率。快速方式，允许最高 400kHz

的时钟频率。高速方式，允许最高 3.4MHz 的时钟频率。

关于高速方式的更多信息，参考 I 2C 规格说明。

结果寄存器

16 位的结果寄存器存储转换结果，采用二进制补码格式。在复位或上电之后，结果寄存器清 0，

直到第一次转换完成。结果寄存器的格式如表 5 所示。

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位 7：ST/ DRDY

ST/ DRDY 位的含意取决于它是写入还是读出。

在单次转换模式中，写 1 到 ST/ DRDY 位则表示转换的开始，写入 0 则无影响，在连续转换模式

中，MS1112 忽略写入 ST/ DRDY 的值。

在连续转换模式中，ST/ DRDY 位确定新转换数据是否就绪。如果 ST/ DRDY 为 1，则表示结果寄存

器中的数据已经被读取；如果 ST/ DRDY 为 0，则表示结果寄存器中的数据是未被读取的新数据。

在单次转换模式中，ST/ DRDY 位确定转换是否完成。如果 ST/ DRDY 为 1，则表示结果寄存器的数

据为旧数据，而且转换正在进行。如果 ST/ DRDY 为 0，则表示结果寄存器的数据是新转换的结果。

MS1112 先输出结果寄存器的值，再输出配置寄存器值。ST/ DRDY 位的状态适用于刚从结果寄存器

中读取的数据，而不是下一次读操作读取的数据。

位 6-5：INP

输入信号选择位。如表 7 所示，通过控制这两位，MS1112 可以用来选择 2 个差分通道或 3 个以

AIN3 为参考的单端输入通道。

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写操作

对配置寄存器进行写操作。先对 MS1112 寻址，再写入一个字节，这个字节将被写入配置寄存器

中。

写入多个字节无效，将忽略第一个字节之后的任何字节。MS1112 写操作的典型时序见图 3。

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典型应用图

基本连接方法

对于多数应用而言，MS1112 的典型基本连接图如图 4 所示。

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连接多个器件

一条 I 2C 总线可连接多个 MS1112。使用 ASEL1 和 ASEL0 脚，MS1112 可以设置为 8 种不同 I 2C 地

址。如图 5 所示，三个 MS1112 连接到同一条总线。一条 I 2C 总线上最多可以连接 8 个 MS1112（使用

不同状态的 ASEL1 和 ASEL0 脚进行控制）。

注意，I 2C 总线仅需一组上拉电阻。

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低端电流监控器

图 6 是低端电流监控器的电路图。该电路通过一个检流电阻来读取电压。此电阻上的电压可用低

漂移的运放 MS8552 放大，放大结果由 MS1112 读取。

建议 MS1112 工作在 8 倍增益下，可以降低 MS8552 的增益。对于 8 倍增益而言，运放应提供最

高不高于 0.256V 的输出电压，所以在满刻度电流时，检流电阻提供最大 64mV 的电压降。

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封装外形图

MSOP10

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审核编辑黄宇

——爱研究芯片的小王

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