MS5175——16-Bit、四输入、内置基准模数转换器

王子文 2024-11-13 286

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描述

产品简述

MS5175 是一款高精度、可连续转换的 16bit 模数转换器，具有

4路单端输入通道和内部集成 2.048V 基准，且使用 I 2C 兼容接口。

MS5175 电源范围为 2.7V 到 5.5V，转换速率为 15、30、60

或 240SPS，集成可编程增益放大器。在单次转换模式中，

MS5175在转换结束后会自动进入省电模式，减小功耗。

MS5175 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。

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主要特点

◼4 路单端输入通道

◼I 2C 接口，8 个可编程地址

◼片上基准：2.048V±0.1%

◼温度漂移：20ppm/°C （典型值）

◼内部集成 PGA：1 到 8 倍

◼16 位无失码精度

◼INL（积分非线性误差）：0.004%

◼工作电压范围：2.7V 到 5.5V

◼低电源功耗：270μA@VDD=3V

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

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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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电气参数

若无特别说明，测试条件：-40°C 到 85°C，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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注：

1.满幅度的 99%。

2. FSR=满幅度量程=2.048V/PGA。

3.包括 PGA 和基准的所有误差。

功能描述

MS5175 是一个 16 位、四通道输入、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。

模/数转换器

MS5175 的模/数转换器核由一个开关电容 Σ-Δ 调制器和一个数字滤波器组成。

输入选择器

MS5175 可提供四组单端输入通道，由 2 位配置寄存器位控制输入选择器。

电压基准

MS5175 内置一个 2.048V 的片内电压基准，无需外部基准。

输出码计算

MS5175 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

MS5175 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

MS5175 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。电容器的值取决于可

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 275kHz。

高输出阻抗输入源，需要缓冲。

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。MS5175 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 MS5175 输入之间的阻抗匹配。

工作模式

MS5175 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，结果都将存入结果寄存器，并立即开始下一次转换。

在单次转换模式中，MS5175 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

开始转换，转换完成后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，MS5175 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。

MS5175 会对 I 2C 的总呼叫复位命令做出响应，当 MS5175 接收到总呼叫复位命令时，立即执行一

次复位。

I 2C 接口

MS5175 通过 I2C 接口通信。图 1 为 I 2C 时序图，表 3 列出了相关参数。

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如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

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串行总线地址

对 MS5175 进行读写，主机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。

MS5175 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，MS5175 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，MS5175 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，MS5175 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：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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配置寄存器

8 位配置寄存器控制 MS5175 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。

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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，在连续方式中，

MS5175 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。

MS5175 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。

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读操作

读取结果寄存器和配置寄存器的值。先对 MS5175 寻址，再从器件中读出 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，从第

4 个字节开始将为 FFH。

MS5175 的典型读操作的时序见图 2。

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写操作

对配置寄存器进行写操作。先对 MS5175 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。MS5175 写操作的典型时序见图 3。

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应用说明

基本连接方法

对于多数应用而言，MS5175 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 MS5175。使用 ASEL1 和 ASEL0 脚，MS5175 可以设置为 8 种不同 I 2C 地

址。如图 5 所示，三个 MS5175 连接到同一条总线的接线图。一条 I 2C 总线上最多可以连接 8 个

MS5175（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。此电阻上电压可用低漂

移的运放 MS8552 放大，放大结果由 MS5175 读取。

建议 MS5175 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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——爱研究芯片的小王

审核编辑黄宇

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