模數(shù)轉(zhuǎn)換器MS5193ET應(yīng)用資料.pdf
瑞盟 MS5193T 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
MS5193ET 為三通道、低 RMS 噪聲、低功耗（典型值為 380uA）24 位∑- ΔADC ，ADC 內(nèi)置片內(nèi)儀表放大器和基準(zhǔn)電壓源。MS5193ET 用于對(duì)溫度控制精度要求極高、使用環(huán)境苛刻 的科學(xué)研究、航天航空、生物醫(yī)藥、精密儀器等領(lǐng)域，完全兼容 ADI 的 AD7793 。高精度溫 控儀基于 PT1000 、MCU 、MS5193ET 作為核心芯片，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、穩(wěn)定性 好、成本低廉的特點(diǎn)。
MS5193ET 內(nèi)部框圖如圖所示，具有以下特點(diǎn)：
● 轉(zhuǎn)換精度高，24 位數(shù)據(jù)精度輸出；
● 芯片集成度高，內(nèi)置 24 位∑- Δ調(diào)制器、緩沖器、基準(zhǔn)電壓源、恒流源、儀表放大器、 片內(nèi)數(shù)字濾波器；
● 3 個(gè)差分模擬輸入通道，可以被配置為緩沖模式和無緩沖模式；
● 接口電路要求低，可以直接接收來自應(yīng)變器或傳感器的模擬量輸入；
● 分辨率高、RMS 噪聲很低，因此對(duì)前端的抗混疊濾波器的要求也大大降低，一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC 低通濾波器就足夠了；
● 該芯片具有零電平校準(zhǔn)、滿量程校準(zhǔn)功能，可以消除零點(diǎn)誤差、滿量程誤差及溫度漂移 的影響
● 三線 SPI 接口，通過 MCU 靈活控制和配置 MS5193ET 片內(nèi)寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的控制；
MS5193ET內(nèi)部框架圖
MS5193ET 的芯片應(yīng)用，接口電路如圖所示：
根據(jù)系統(tǒng)的測(cè)量精度和控制精度要求，選擇 RTD 傳感器、PT1000 作為測(cè)溫傳感。PT1000 具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、線性度好、響應(yīng)時(shí)間短，測(cè)試電流在允許值范圍內(nèi)， 自熱系數(shù)小， 滿足系統(tǒng)的技術(shù)要求。PT1000 傳感器對(duì)于溫度的變化輸出一般是微伏級(jí)的微弱信號(hào)，但 MS5193ET 具有完整的模擬前端功能，內(nèi)部集成了低噪聲儀表放大器，且可以設(shè)置增益，因而 可以直接輸入測(cè)量傳感器輸出的微弱信號(hào)，輸入信號(hào)通過低通濾波后進(jìn)入 MS5193ET 的模擬輸 入端。
MS5193ET 接口電路圖
RTD 傳感器 PT1000 電阻接線主要有三種方式：二線制、三線制和四線制。它們的主要 區(qū)別在于，由于引線電阻的存在，則不同的測(cè)溫方式得到的測(cè)量精度不同，應(yīng)視使用場(chǎng)合的 要求高低而定。二線制精度較低，無法消除線路電阻的影響，環(huán)境溫度的變化對(duì)其影響很大， 近距離可以使用；三線制是工業(yè)應(yīng)用中的主流，多一根線主要消除導(dǎo)線電阻的影響，采用惠 斯頓平衡電橋，適合遠(yuǎn)距離傳輸。四線制應(yīng)用較少，但精度高，能補(bǔ)償由導(dǎo)線引起的誤在高 精度測(cè)量中廣泛應(yīng)用。
對(duì)于 AD7793 的 ∑-△ADC 來講，參考源的選擇必須滿足低噪聲、溫漂小的要求。雖然已 經(jīng)內(nèi)置了電壓參考源，無需外接參考源，但為了滿足高精度測(cè)量的要求，使用了高精度標(biāo)準(zhǔn) 參考電阻(0.2ppm/℃) ，采用比例測(cè)量法，應(yīng)用這種方法，激勵(lì)源中的噪聲會(huì)被抵消掉。
簡(jiǎn)要分析：
（1）只需一路恒流源【IOUT1】，與 RTD 導(dǎo)線 1 連接，用于提供 RTD 電流源；
（2）導(dǎo)線 2 與基準(zhǔn)源電阻串聯(lián)，作電流導(dǎo)流；
（3）導(dǎo)線 1 、導(dǎo)線 2 分別與檢測(cè)端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】連接；
（4）【Re】為低溫漂、精密電阻，其產(chǎn)生的壓差用作 ADC 參考源；該電阻的精度直接決 定測(cè)量精度；
簡(jiǎn)要分析：
（1）使用恒流源【IOUT1】和【IOUT2】分別連接至 RTD 導(dǎo)線 1 和導(dǎo)線 2；
（2）【IOUT1】和【IOUT2】匹配，如果導(dǎo)線長(zhǎng)度、材料相同，則可以消除檢測(cè)端【AIN1(+)】 和【AIN1(-)】導(dǎo)線帶來的誤差；
（3）導(dǎo)線 3 用作導(dǎo)流；
（4）【Re】為低溫漂、精密電阻，其產(chǎn)生的壓差用作 ADC 參考源；該電阻的精度直接決定 測(cè)量精度；
簡(jiǎn)要分析：
（1）只需一路恒流源【IOUT1】，與 RTD 電流線 1 連接，用于提供 RTD 電流源
（2）測(cè)量線分別與檢測(cè)端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】連接
（3） 電流線 4 與【REFIN(+)】連接，并與參考源電阻【Re】串聯(lián)
（4）【Re】為低溫漂、精密電阻，其產(chǎn)生的壓差用作 ADC 參考源；該電阻的精度直接決定 測(cè)量精度。
總結(jié)：
通過內(nèi)部校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)可消除零點(diǎn)誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響；四線制恒流 源驅(qū)動(dòng) PT1000 鉑電阻，有效克服了導(dǎo)線電阻和自熱效應(yīng)對(duì)測(cè)量精度的影響； 內(nèi)部算法大大 提高了溫控精度和穩(wěn)定度，使得系統(tǒng)的溫控誤差優(yōu)于 0.1℃。
