MS5112M——16-bit 多输入内置基准模数转换器

王子文 2024-11-06 325

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描述

产品简述

MS5112M 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。MS5112M 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。

MS5112M 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，MS5112M 在转换结束后会自动进入省电状态，

减小功耗。

MS5112M 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。

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±0.05%

◼温度漂移：40ppm/°C（最大值）

◼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

内置基准

内部框图

内置基准

管脚图

内置基准

管脚说明

内置基准

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。

内置基准

推荐工作条件

内置基准

电气参数

若无特别说明，测试条件：VDD=5V。

内置基准

如有需求请联系——三亚微科技王子文（16620966594）

内置基准

注：

1. 满幅度的 99%。

2. FSR=满幅度量程=2×2.048/PGA=4.096/PGA。

3. 包括 PGA 和基准的所有误差。

功能描述

MS5112M 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。

MS5112M 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 I 2C 接口组成，后面将对各组成部分进行详细说明。

模数转换器

MS5112M 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 MS5112M 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

MS5112M 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

MS5112M 内置一个 2.048V 的片内电压基准，无需外部基准。

输出码计算

MS5112M 输出码的位数取决于更新速率，如表 1 所示。

内置基准

MS5112M 输出码的格式为二进制补码，右对齐且经过符号扩展。不同输入电平的输出码见表 2。

内置基准

时钟振荡器

MS5112M 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

MS5112M 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。MS5112M 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 MS5112M 输入之间的阻抗匹配。

工作模式

MS5112M 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，MS5112M 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，MS5112M 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，MS5112M 开始转换。转换完成后，MS5112M 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，MS5112M 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。

MS5112M 会对 I 2C 的总呼叫复位命令做出响应，当 MS5112M 接收到总呼叫复位命令时，立即执

行一次复位。

I 2C 接口

MS5112M 通过 I 2C 接口通信。图 1 为 I 2C 时序图，表 3 列出了相关参数。

内置基准

串行总线地址

对 MS5112M 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。

MS5112M 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。

内置基准

I 2C 总呼叫

如果地址位 8 位都为 0 时，MS5112M 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，MS5112M 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，MS5112M 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。

内置基准

配置寄存器

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

格式如表 6 所示，默认设置是 8CH。

内置基准

如有需求请联系——三亚微科技王子文（16620966594）

内置基准

位 6-5：INP

输入信号选择位。如表 7 所示，通过控制这两位，MS5112M 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。

内置基准

位 4：SC

转换模式选择位。当 SC 为 1 时，选择单次转换模式；当 SC 为 0 时，选择连续转换模式。默认为0。

位 3-2：DR

更新速率选择位，如表 8 所示。

内置基准

位 1-0：PGA

增益设置选择位，如表 9 所示。

内置基准

读操作

读取结果寄存器和配置寄存器的值。先对 MS5112M 寻址，再从中读出 3 个字节。前 2 个字节是

结果寄存器的值，第 3 个字节是配置寄存器的值。

可不读出配置寄存器，在读操作中允许读出的字节个数少于 3 个。如果读取多于 3 个字节，那么

从第 4 个字节开始将为 FFH。

MS5112M 的典型读操作的时序见图 2。

内置基准

写操作

对配置寄存器进行写操作。先对 MS5112M 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。MS5112M 写操作的典型时序见图 3。

内置基准

典型应用图

基本连接方法

对于多数应用而言，MS5112M 的典型基本连接图如图 4 所示。

内置基准

连接多个器件

一条 I 2C 总线可连接多个 MS5112M。使用 ASEL1 和 ASEL0 脚，MS5112M 可以设置为 8 种不同 I 2C

地址。如图 5 所示，三个 MS5112M 连接到同一条总线。一条 I 2C 总线上最多可以连接 8 个 MS5112M

（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。

内置基准

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 MS5112M 读取。

建议 MS5112M 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。

内置基准

封装外形图

MSOP10

内置基准

——爱研究芯片的小王

审核编辑黄宇

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