MCP3421模数18位高精密△-∑A／D转换器及其应用
MCP3421模数18位高精密△-∑A／D转换器及其应用
18位高精密转换器MCP3421及其应用Microchip公司的MCP3421与其他A／D转换器相比，特点主要表现在：全差分输入；1 8位分辨率；精密的连续自校准功能；可选择3.75、15、60或240 sps采样速率进行转换；可工作在连续转换或单次转换模式，在单次转换后的空闲期内自动进入待机模式，极大地减小了电流消耗；内部集成2.048 V±0.05％精度，且温度漂移仅为5ppm／℃的基准电压源；可编程增益放大器(PGA)提供1／2／4／8倍增益，允许测量极小的信号并且具有很高的分辨率；内部集成振荡器电路并提供I2 C串行接口等。
1 MCP3421封装形式与结构MCP3421是Microchip公司△-∑A／D转换器系列的一款18位分辨率器件，采用SOT23-6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△-∑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39μA(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△-∑A／D转换器，内部内部包括△-EA／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 △-∑A／D转换器MCP3421△-∑A／D转换器包括一个差分开-关电容△-∑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。
第4节-A-D、D-A转换器及其应用(项目15.1、15.2、16)
在子程序的基础上，改变CLK第2、3下降沿到来时输 入DI的数值，可以实现CH1通道数据转换。作为单通道模拟 信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率，电压 精度为19.53mV。如果由IN+与IN-输入的输入时，可是将电 压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。 值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压 大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。
DIDO = 0;CLK = 0;nop;CLK = 1;nop;//SCK第3个下降沿,发送1、0选择通道ch0 DIDO = 1;//释放总线 for(i = 0;i < 8;i++)//SCK第4个下降沿到第11个下降沿, {
CLK = 0;nop; if(DIDO)dat1 = dat1 | 0x01; CLK = 1;nop; dat1 = dat1 << 1; } return(dat1); CS = 1; }
由于51单片机系统主要用于检测和控制，因此对A/D 的转换速度要求较低。在I/O资源有限和小型化嵌入式系统 中，选择串口A/D转换器是一个发展趋势。
二、D/A转换器
D/A转换器根据数模转原理可以分倒T形电阻网络、 权电流型等类型，根据数据接口也可以分为并行和串行。 常见的型号有DAC0832、AD7564、MAX521、TLC5615等。
5.4.3 A/D转换器TLC549应用（项目15-2）
一、芯片概述
TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换 器芯片，可与通用微处理器、控制器通过I/O CLOCK、CS、 DATA OUT三条口线进行串行接口。具有4MHz片内系统时钟 和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC549允许的 最高转换速率为40000次/s。总失调误差最大为±0.5LSB， 典型功耗值为6mW。采用差分参考电压高阻输入，能够可按 比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V， 可用于较小信号的采样。
第十章A-D与D-A转换器接口
3、设计 （1）硬件设计。采用8255作为DAC与CPU之 间的接口。电路图如下
8255A PA0-7 PB4 ： ： ： PB0 DAC0832
D I 0 -7 IL E C S W R W R
1 2
R I I
F B
CPU
O 1
+
+
O 2
接示波器பைடு நூலகம்
X F E R
13
(2)软件编程。产生三角波程序如下：
6
2、D/A转换器的连接特性 表示一个D/A 转换器连接特性的几个方面： 1. 数据缓冲能力。 2. 输入的数据宽度（分辨率）。 3. 输入码制。一般对单极性输出的DAC只能 接收二进制码或BCD码，而双极性输出的DAC只能 接收偏移二进制码或补码。 4. 输出模拟量的类型。有电流和电压两种类型 5. 输出模拟量的极性。有单极性和双极性两种
1
第10章 A/D与D/A转换器接口
1、概述 2、D／A转换器的接口方法 3、D／A转换器芯片0832及其应用 4、A／D转换器的接口方法 5、A／D转换芯片0809及其应用
概
述
A/D和D/A转换器是把微型计 算机的应用领域扩展到检测和过 程控制的必要装置，是把计算机 和生产过程、科学实验过程联系 起来的重要桥梁。下图给出了A/D 、D/A转换器在微机检测和控制系 统中的应用实例框图。
5
1. D/A转换器的主要参数
衡量一个D/A 转换器的性能的主要参数有： 1.分辨率：指D/A转换器能够转换的二进制数的 位数。位数越多分辨率就越高。 2. 转换时间：指数字量从输入到完成转换、输 出达到最终值并稳定为止所需要的时间。一般电流 型的DAC较快，电压型的DAC较慢。 3. 精度：指DAC实际输出电压与理论值之间的 误差。一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位 ，如±1/2LSB。 4. 线性度：指数字变化时，DAC输出的模拟量 按比例变化关系的程度。理想的DAC是线性的，但实 际上有误差，模拟输出偏离理想输出的最大值称为 线性误差。
PIC课设指导(内有点阵LCD说明)
为了让同学们可以自由组合线路，本设计采用短路插和杜邦线连接的方式。图 1（a）为一个具有 6 个短路插的端子，本指导书中将短路插中较小引脚编号（一般在左侧）作为短路插的编号，图 1（b） 表示短路插 2 和短路插 4 短接。杜邦线即二头为孔的导线，将其直接与要相连的二端连接即可。
图1 短路插说明图
本设计内容分为焊接、线路设计、绘制 Proteus 线路图、编程调试几个部分。
1、焊接部分
根据附图 1～附图 6，焊接所给的 PCB 板，要求如下： 1）元件排列整齐、高度方向要一致。 2）具有极性的元件如二极管、三端稳压器件、发光二极管、集成电路等在焊接前应确定正确的方 向才能焊接。 3）外形相同，参数不同的要确定好参数后再焊接，如电阻，应根据色环或用数字万用表测量后再 焊接。 4）单片机（U20）不要直接焊接在 PCB 板上，用一圆针插座焊接于 PCB 板上。 5）变压器要注意原边与副边引脚的区别，如接错将造成电源短路，烧毁变压器。接 220V 的线圈 引线通常为红色，用数字式万用表的电阻档测量其电阻为几百欧至几千欧。低压侧线圈的三个引线的中 间抽头（黑色）接板上变压器副边的中间点，副边线圈间测量的电阻接近于 0 欧； 6）焊点要均匀、饱满，所焊接的焊点从另一面看应有少许“渗透”； 7）焊接顺序要求，从最矮的元件先焊，最后焊接最高的元件； 8）焊接完毕先检查外观，是否有漏焊元件或焊点等，无误后在不接单片机芯片的条件下通电，检 查+5V、-5V 是否正确，电压在（±4.80V）～（±5.20V）内为正确，则焊接任务完成。否则应立即向 指导教师明
6）具有门控功能的定时器 TMR1 887 增加了利用引脚 RB5/T1G 或比较器 C2 的输出作为 TMR1 的门控端，控制 TMR1 计数的功能。 TMR1 的门控端为 RB5/T1G 或比较器 C2。TNR1 默认的门控端为 RB5/T1G，如要使用此引脚作为 TMR1 的门控信号，要把 RB5 设置为 IO 口，并设置为输入。 当 TMR1 门控使能即 TMR1GE=1 时，如果 T1GINV=0，则 T1G=0 时 TMR1 计数，T1G=0 时 TMR1 停止计数。 T1GINV=1 时则相反。 图 11 为与 877A 新增的 T1CON 的 7、6 位说明。
18位高精度模数转换器FS511的原理和应用
18位高精度模数转换器FS511的原理和应用
郝迎吉;樊润丽;刘义刚
【期刊名称】《国外电子元器件》
【年(卷),期】2008(000)003
【摘要】介绍模数转换器FS511的主要性能参数、工作原理和引脚功能,给出了FS511的应用电路.FS511具有转换精度高,功耗低的特点.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】郝迎吉;樊润丽;刘义刚
【作者单位】西安科技大学,陕西,西安,710054;西安科技大学,陕西,西安,710054;西安科技大学,陕西,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】TP335
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新型高分辨率低功耗△-∑模数转换器MCP3422
新型高分辨率低功耗△-∑模数转换器MCP3422
佚名
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2009(11)2
【摘要】Mierochip Technology Ine．（美国微芯科技公司）日前宣布推出全新的低功耗、高分辨率△-∑模数转换器（ADC）系列。
MCP3422、MCP3423及MCP3424 （MCP3422／3，4）ADC可提供18位分辨率，进行3V连续转换只消耗135mA电流。
新款多通道器件均在片上集成了电压参考、可编程增益放大器（PGA）及振荡器，并采用小至2mm×3mm DFN封装，适用于工业、医疗、消费及汽车等市场的便携式测量应用。
【总页数】1页(P86-86)
【关键词】△-∑模数转换器;高分辨率;低功耗;美国微芯科技公司;可编程增益放大器;DFN封装;位分辨率;多通道
【正文语种】中文
【中图分类】TN792;TP368.1
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高性能Σ—ΔA／D转换器MAX1403在微功耗旋涡流量计中的应用
Ｍ ＡＸ１ ４０３ ｎ ｉ Ｍ ｉ ｏ ｃｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎ ｕｍ ｐ ｉ Ｖｏｒｅｘ ｓ ｔｏｎ ｔ Ｆｌ ｗｍ ｅｔ ｏ ｅｒ
Ｃ ｅ ｉａ Ｗ ａ ｇ Ｓ ｕｕ ｎ ｈ ｎ Ｈａｈ ｎ ｎ ｈ ｊａ
【Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ 】 Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒ ｈ ｓｅ ｌｙ ｄ ｉ ａ ｅ ａ ｍｐｏ ｅ Ｍ ＡＸ１ ０ ｈｐ ｔ ｘ ｉ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｒ，ａ ｌ ｙ ｓｇ ａｓ ａ ｄ ４ ３ ｃ ｉ ｏ ｅ ｃｔ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｎ ｒｓｕ ｅ ｓ ｎ ｏｓ ｍｐ ｉ ｉｎ ｌ ｎ ｅ ｆ
【Ｋｅ ｗｏ ｄ ＭＡＸ１ ０３ ｙ ｒ ｓ】 ，Ｍｉｒ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ４ ｃ ｏ ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ，Ｈｇ ｃ ｕａ ｙ ｏ
１ ∑－ Ａ Ｄ转换器 ＭＡ ０ △ ／ Ｘ１ ３简介 ４ １１ ＭＡ ０ ． Ｘ１ ３的内部结构和主要特点 ４ ＭＡ ４ ３ Ｘ１ 是美 国 ＭＡＸ Ｍ 公司生产的 ｌ 位 、 ０ Ｉ ８
１２ 封装定义 及引脚 说明 ． ＭＡ ４ ３为 ２ 脚 Ｓ Ｏ Ｘ１０ ８ Ｓ Ｐ封装 ， ＭＡ ４ ３引 Ｘ１０ 脚说 明如下 ，其典型 应用可参见文献 【】 ｌ。
１ 一 ＣＬ Ｎ， 时 钟 输 入 引 脚 ， １ ２ ＭＨｚ或 一 ＫＩ ．４ ０ ２４ ７ ＭＨｚ的晶 振可 接在 ＣＬ Ｎ ， ＣＬ ．５ ６ ＫＩ Ｋ０ｕＴ之 间 ，
一种高精度低成本A／D转换器的原理和实现
Ｍ ｔ ｏ 公司的 ６ Ｈ ７５ ８ ｏ ｒｌ ｏ ａ ８ Ｃ ０ Ｃ 单片机 ， 利用单片机的定 时
器输入捕捉功能 ， 不仅非常方 便地实现 了光 电隔离 。 而
ｄ ｃｄｉ ｅ ｉ ｈ ｅａｃｒｃ ｎ ｔｂｌｙｏ ｉ ｃｎ ｅ ｅ ｒ ｎ ａ ｃ ｅｔ ｙｓｌｚｒ ｄｕｔ ｎ。Ｐ ｏｏｌｃｒ ｓｌｔ ｎｉ ｅ ｉ ｉｔ ｆｈｓ ｏｖ ￣ ｒａｅｅｈ ｎ ｅ ｇ ａ ｙｂ ｅ －ｅｏａｊｓ ａ ｉ ｔ ｄ ｒ ｌ ｆ ｍｅ ｔ ｈ ｔｅｅｔｃｉ ａｉ ｓ ａ ｌ ａ － ｉ ｏ ｏ ｓ ｙ
成本 Ａ Ｄ转换 器 ， 用 了双 积分 的工作 原理 ， 入 自 ／ 采 加
校零阶段 ， 有效 地克 服器 件 的失调 和漂 移 ， 电路 使用
图 １中： ｘ为第一路 四选一模拟 开关 ； Ｙ为第 二路 四选一模拟开关 ； ， Ａ 为电压跟随器 ；： Ａ 为积分器 ； 为 比较器 ， 其输出经光 电隔离后送入 Ｃ Ｕ输入捕捉引脚 ； Ｐ Ｃ ＵＰ Ｐ Ｃ口的 Ｐ 。Ｐ ， Ｃ 、Ｃ 经光 电隔离后 控制模 拟开关选
片 四运放 Ｔ ０ ４ Ｐ Ｊ 少量阻容器件构成 ， ／ Ｌ ８ ，ｌｎ － Ｊ Ａ Ｄ转换
器电路 如图 １ 所示。
； ………
图 １ Ａ Ｄ 转 换 器 电 路 原 理 图 ／
Ｆ ｇ １ Ｃ ｒ ｕｔｐ ｎ ｉｌ ｆ ／Ｄ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｉ ． ｉｃ ｉ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｉ Ａ ｏ ｖ ｒｏ
有较 高的性 价 比 ， 在数显 调节仪 表 中得 到 了广泛 的应用 。
关键 词 ：Ａ Ｄ转换器 ／
中 图分类 号 ：Ｔ ２ Ｐ９
自校零
高精度
低 成本
软件 流程
文献标 志码 ：Ａ
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18位高精密转换器MCP3421及其应用
Microchip公司的MCP3421与其他A／D转换器相比，特点主要表现在：全差分输入；1 8位分辨率；精密的连续自校准功能；可选择3.75、15、60或240 sps采样速率进行转换；可工作在连续转换或单次转换模式，在单次转换后的空闲期内自动进入待机模式，极大地减小了电流消耗；内部集成2.048 V±0.05％精度，且温度漂移仅为5ppm／℃的基准电压源；可编程增益放大器(PGA)提供1／2／4／8倍增益，允许测量极小的信号并且具有很高的分辨率；内部集成振荡器电路并提供I2 C串行接口等。
1 MCP3421封装形式与结构
MCP3421是Microchip公司△-∑A／D转换器系列的一款18位分辨率器件，采用SOT23-6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△-∑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39μA(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△-∑A／D转换器，内部内部包括△-EA／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 △-∑A／D转换器
MCP3421△-∑A／D转换器包括一个差分开-关电容△-∑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问的电压差成正比。
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。
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。
2.2 时钟振荡器
MCP3421内部包括时钟振荡器，该时钟电路驱动△-∑-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240sps。
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(400kbps)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△-∑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数字温度传感器(图中为MCP9800)来实现。
MCP321转换后的数据和温度传感器检测到的温度值经单片机计算和线性化处理后，以电压或4～20 mA电流环的方式传送到其他控制系统。
在PGA增益=8且选择18位分辨率时，LSB=2×2.048 v／218=15.626μV，完全可满足毫伏(m V)级电压输出的热电偶温度测量要求。
可见，利用高分辨率和低功耗的MCP3421 A／D转换器和Mi
crochip的单片机、温度传感器、D／A转换器很容易实现完整温度变送器电路设计。
.
结语.:
△-∑A／D转换器适合于高分辨力、低功耗的测量系统应用。
MCP3421作为一款18位分辨率、高集成度、小型封装的△-∑A／D转换器，可应用于温度、压力、流量等工业控制，以及测试／测量的应用中。
简单、灵活的电路设计可以大大提高测量的精度和稳定性，并降低硬件成本，提高产品的性价比。