18位高精密Δ-ΣA/D转换器MCP3421及其应用
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:853
1 mcp3421封装形式与结构
mcp3421是microchip公司δ-σa/d转换器系列的一款18位分辨率器件，采用sot236封装。图1为mcp342引脚分布图，各引脚的功能如表1所列。mcp342内部采用了microchip专利的差分开关电容δ-σ转换及数字滤波技术，专为需要高分辨率和低功耗的应用而设计。在这种应用中，空间和低功耗是设计的首要考虑因素。mcp3421可在2.7～5.5v单电源下电压工作，并消耗很低的电流。在vdd=3 v、单次转换、1 sps条件下，电流消耗仅为39 μa（典型值）。其内部功能框图略——编者注。
2 mcp3421的工作原理
mcp3421为一个全差分、18位分辨率且具有自校正功能的δ-σa/d转换器，内部内部包括δσa/d转换器、可编程增益放大器（pga）、时钟振荡器和i2c串行接口，以及2.048 v电压基准源5部分。mcp3421设计简单、极易配置，允许设计工程师通过最小配置获得精确的测量结果。
2.1 δ-σa/d转换器
mcp3421 δ-σa/d转换器包括一个差分开关电容δσ调制器和一个数字滤波器。调制器测量差分模拟输入电压（经内部pga放大），并将其与内部电压基准相比较。mcp3421内部集成了2.048 v电压基准。数字滤波器从调制器接收到高速数据流，经数字滤波器处理后输出一个数字代码。mcp3421输出的数字代码是pga增益、输入信号和内部电压基准的函数。在固定配置下，输出数字代码与两个模拟输入引脚间的电压差成正比。输出代码限定在一定的数目范围内，该范围取决于代表输出码所需的位数，同时也与采用的转换速率有关，如表2所列。
mcp3421输出代码采用二进制补码的形式，最大的n位代码为2n-1，而最小的n位代码为-2n-1。mcp3421输出的所有代码均右对齐，并且经过符号扩展。不同转换模式下输出代码的格式如表3所列。
2.2 时钟振荡器
mcp3421内部包括时钟振荡器，该时钟电路驱动δσ调制器和数字滤波器工作。用户可通过设置配置寄存器来选择mcp3421的采样速率为3.75、15、60或240 sps。mcp3421不能采用外部调制器输入时钟。
2.3 自校准
mcp3421集成了自校准电路。自校准系统连续工作并不需要用户干涉。mcp3421在每次转换时进行失调电压和增益的自校准。这样在温度和电源电压变化时仍可提供可靠的转换结果。
2.4 i2c串行接口
mcp3421通过i2c串行接口与主机进行通信。mcp3421只能作为从器件，并提供8个可选i2c地址。mcp3421的i2c接口支持标准（100 kbps）、快速（400 kbps）和高速（3.4 mbps）三种模式，且与i2c总线协议完全兼容。
用户可通过i2c接口读/写mcp3421内的配置寄存器，进而改变器件的工作模式并查询器件的工作状态。同时，i2c接口也用于读取转换后的数据代码。设置配置寄存器的时序图和18位模式下从mcp3421读取转换数据的时序图略——编者注。
3 mcp3421的应用
mcp3421可广泛应用于各种需要低功耗和高精度a/d转换器的系统中，例如基于热电偶或热电阻的温度测量，压力或流量的测量等。mcp3421在这些应用电路中连接非常简单。下面简单介绍mcp3421的应用和连接。
3.1 与单片机的连接
mcp3421与具有i2c接口的单片机的连接方式非常简单。图2所示的单片机测量系统中，mcp3421与其他器件（eeprom、温度传感器）等共享i2c总线，并可以标准、快速或高速三种模式与单片机进行通信。由于i2c总线是一种漏极开路驱动，所以scl和sda线都需要上拉电阻。上拉电阻的大小取决于总线的工作速率和总线电容。
3.2 输入端连接
mcp3421提供全差分输入。外部输入信号可连接到vin+和vin输入引脚。差分输入电压vin（vin+-vin）被pga放大后经δ-σ调制器转换成数字代码。mcp3421的输入引脚不能连接负输入电压。mcp3421差分输入和单端输入的连接如图3所示。在单端输入时，vin引脚连接到地，此时输入信号范围为0～2.048 v。
3.3 mcp3421与热电偶连接
mcp3421可以与各种不同的传感器进行接口。图4为热电偶温度变送器的系统框图。由于mcp3421内部具有最高达8倍的pga增益和2.048 v的电压基准，因而可以直接与k型等热电偶连接。温度补偿通过采用外部的
1 mcp3421封装形式与结构
mcp3421是microchip公司δ-σa/d转换器系列的一款18位分辨率器件，采用sot236封装。图1为mcp342引脚分布图，各引脚的功能如表1所列。mcp342内部采用了microchip专利的差分开关电容δ-σ转换及数字滤波技术，专为需要高分辨率和低功耗的应用而设计。在这种应用中，空间和低功耗是设计的首要考虑因素。mcp3421可在2.7～5.5v单电源下电压工作，并消耗很低的电流。在vdd=3 v、单次转换、1 sps条件下，电流消耗仅为39 μa（典型值）。其内部功能框图略——编者注。
2 mcp3421的工作原理
mcp3421为一个全差分、18位分辨率且具有自校正功能的δ-σa/d转换器，内部内部包括δσa/d转换器、可编程增益放大器（pga）、时钟振荡器和i2c串行接口，以及2.048 v电压基准源5部分。mcp3421设计简单、极易配置，允许设计工程师通过最小配置获得精确的测量结果。
2.1 δ-σa/d转换器
mcp3421 δ-σa/d转换器包括一个差分开关电容δσ调制器和一个数字滤波器。调制器测量差分模拟输入电压（经内部pga放大），并将其与内部电压基准相比较。mcp3421内部集成了2.048 v电压基准。数字滤波器从调制器接收到高速数据流，经数字滤波器处理后输出一个数字代码。mcp3421输出的数字代码是pga增益、输入信号和内部电压基准的函数。在固定配置下，输出数字代码与两个模拟输入引脚间的电压差成正比。输出代码限定在一定的数目范围内，该范围取决于代表输出码所需的位数，同时也与采用的转换速率有关，如表2所列。
mcp3421输出代码采用二进制补码的形式，最大的n位代码为2n-1，而最小的n位代码为-2n-1。mcp3421输出的所有代码均右对齐，并且经过符号扩展。不同转换模式下输出代码的格式如表3所列。
2.2 时钟振荡器
mcp3421内部包括时钟振荡器，该时钟电路驱动δσ调制器和数字滤波器工作。用户可通过设置配置寄存器来选择mcp3421的采样速率为3.75、15、60或240 sps。mcp3421不能采用外部调制器输入时钟。
2.3 自校准
mcp3421集成了自校准电路。自校准系统连续工作并不需要用户干涉。mcp3421在每次转换时进行失调电压和增益的自校准。这样在温度和电源电压变化时仍可提供可靠的转换结果。
2.4 i2c串行接口
mcp3421通过i2c串行接口与主机进行通信。mcp3421只能作为从器件，并提供8个可选i2c地址。mcp3421的i2c接口支持标准（100 kbps）、快速（400 kbps）和高速（3.4 mbps）三种模式，且与i2c总线协议完全兼容。
用户可通过i2c接口读/写mcp3421内的配置寄存器，进而改变器件的工作模式并查询器件的工作状态。同时，i2c接口也用于读取转换后的数据代码。设置配置寄存器的时序图和18位模式下从mcp3421读取转换数据的时序图略——编者注。
3 mcp3421的应用
mcp3421可广泛应用于各种需要低功耗和高精度a/d转换器的系统中，例如基于热电偶或热电阻的温度测量，压力或流量的测量等。mcp3421在这些应用电路中连接非常简单。下面简单介绍mcp3421的应用和连接。
3.1 与单片机的连接
mcp3421与具有i2c接口的单片机的连接方式非常简单。图2所示的单片机测量系统中，mcp3421与其他器件（eeprom、温度传感器）等共享i2c总线，并可以标准、快速或高速三种模式与单片机进行通信。由于i2c总线是一种漏极开路驱动，所以scl和sda线都需要上拉电阻。上拉电阻的大小取决于总线的工作速率和总线电容。
3.2 输入端连接
mcp3421提供全差分输入。外部输入信号可连接到vin+和vin输入引脚。差分输入电压vin（vin+-vin）被pga放大后经δ-σ调制器转换成数字代码。mcp3421的输入引脚不能连接负输入电压。mcp3421差分输入和单端输入的连接如图3所示。在单端输入时，vin引脚连接到地，此时输入信号范围为0～2.048 v。
3.3 mcp3421与热电偶连接
mcp3421可以与各种不同的传感器进行接口。图4为热电偶温度变送器的系统框图。由于mcp3421内部具有最高达8倍的pga增益和2.048 v的电压基准，因而可以直接与k型等热电偶连接。温度补偿通过采用外部的
上一篇：德州仪器推出工业用模数转换器
相关技术资料- 5-16相变存储器（PCM）技术Stellar P 和 G
- 5-16新一代可动态调整存储配置存储器应用详解
- 5-16第13代英特尔酷睿处理器工作原理
- 5-16CPU+GPU+NPU构成酷睿Ultra芯片
- 5-16CMOS图像传感器芯片应用前景分析
- 5-16HDR10 + 和 Dolby Vision 技术探究
- 5-15高性能全局快门图像传感器SC533HGS
- 5-15 I2C 接口 PmBUS 及 OTP/MTP 存储器
- 5-15处理器核心电源 Intelli-Phase（单片DrMOS）
- 5-15业界首款全自研高性能RISC-V服务器芯片
- 5-15数字恒定导通时间控制模式（COT）
- 5-15Power Management Buck/降压转换
- 相关IC型号
公网安备44030402000607
