MS5110S——16-bit 内置基准模数转换器

王子文 2024-11-13 286

电子说

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描述

产品简述

MS5110S 是一款高精度 16bit 模数转换器。内部集

成 2.048V 基准源，差分输入范围达到±2.048V。使用了

I 2C 兼容接口。电源电压范围为 2.7V 到 5.5V。

MS5110S 转换速率为 15、30、60 或 240SPS，集成

有可编程增益放大器，增益最高可到 8 倍。在单次转换

模式，MS5110S 在转换结束后会自动进入省电状态，减

小功耗。

MS5110S 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

◼I 2C 接口

◼片上基准：2.048V±0.05%

◼温度漂移：40ppm/°C（最大值）

◼内部集成 PGA：1 到 8 倍

◼内部集成振荡器

◼16 位无失码精度

◼INL（积分非线性误差）：0.01%

◼8 个可用 I 2C 地址

◼可编程输出速率：15SPS 到 240SPS

◼工作电压范围：2.7V 到 5.5V

◼低电源功耗：315μA

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

管脚图

内置基准

管脚说明

内置基准

内部框图

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

电气参数

若无特别说明，测试条件：VDD=5V，TA=-40°C 到 85°C。

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

MS5110S 是一个全差分、16 位、Σ-Δ 型模数转换器，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。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

MS5110S 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 MS5110S 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。

电压基准

MS5110S 内置一个 2.048V 的片内电压基准，无需外部基准。

输出码计算

MS5110S 输出码的位数取决于更新速率，如表 1 所示。

内置基准

时钟振荡器

MS5110S 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

MS5110S 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。

共模和差分输入阻抗不同，详情请见电气特性。

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。MS5110S 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 MS5110S 输入之间的阻抗匹配。

工作模式

MS5110S 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，MS5110S 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，MS5110S 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。

MS5110S 会对 I 2C 的总呼叫复位命令做出响应，当 MS5110S 接收到总呼叫复位命令时，立即执行

一次复位。

I 2C 接口

MS5110S 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

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内置基准

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 4 所示。

内置基准

配置寄存器

8 位配置寄存器控制 MS5110S 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 5 所示，默认设置是 8CH。

内置基准

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，

MS5110S 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。

MS5110S 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：保留位

位 6-5 必须设为 0。

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 6 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 MS5110S 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。

MS5110S 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 MS5110S 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。MS5110S 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，MS5110S 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 MS5110S。 MS5110S 有 8 种不同版本，每种版本对应一种 I 2C 地址。如

图 5 所示，三个 MS5110S 连接到同一条总线的接线图。一条 I2C 总线上最多可以连接 8 个 MS5110S

（使用 8 种不同版本的 MS5110S）。

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。此电阻上电压可用低漂

移的运放 MS8552 放大，放大结果由 MS5110S 读取。

建议 MS5110S 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

SOT23-6

内置基准

——爱研究芯片的小王

审核编辑黄宇

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