模数转换器MS5193ET应用资料.pdf
瑞盟 MS5193T 模数转换器
MS5193ET 为三通道、低 RMS 噪声、低功耗(典型值为 380uA)24 位∑- ΔADC ,ADC 内置片内仪表放大器和基准电压源。MS5193ET 用于对温度控制精度要求极高、使用环境苛刻 的科学研究、航天航空、生物医药、精密仪器等领域,完全兼容 ADI 的 AD7793 。高精度温 控仪基于 PT1000 、MCU 、MS5193ET 作为核心芯片,具有精度高、结构简单、体积小、稳定性 好、成本低廉的特点。
MS5193ET 内部框图如图所示,具有以下特点:
● 转换精度高,24 位数据精度输出;
● 芯片集成度高,内置 24 位∑- Δ调制器、缓冲器、基准电压源、恒流源、仪表放大器、 片内数字滤波器;
● 3 个差分模拟输入通道,可以被配置为缓冲模式和无缓冲模式;
● 接口电路要求低,可以直接接收来自应变器或传感器的模拟量输入;
● 分辨率高、RMS 噪声很低,因此对前端的抗混叠滤波器的要求也大大降低,一个简单的 RC 低通滤波器就足够了;
● 该芯片具有零电平校准、满量程校准功能,可以消除零点误差、满量程误差及温度漂移 的影响
● 三线 SPI 接口,通过 MCU 灵活控制和配置 MS5193ET 片内寄存器,实现对芯片的控制;
MS5193ET内部框架图
MS5193ET 的芯片应用,接口电路如图所示:
根据系统的测量精度和控制精度要求,选择 RTD 传感器、PT1000 作为测温传感。PT1000 具有良好的长期稳定性、线性度好、响应时间短,测试电流在允许值范围内, 自热系数小, 满足系统的技术要求。PT1000 传感器对于温度的变化输出一般是微伏级的微弱信号,但 MS5193ET 具有完整的模拟前端功能,内部集成了低噪声仪表放大器,且可以设置增益,因而 可以直接输入测量传感器输出的微弱信号,输入信号通过低通滤波后进入 MS5193ET 的模拟输 入端。
MS5193ET 接口电路图
RTD 传感器 PT1000 电阻接线主要有三种方式:二线制、三线制和四线制。它们的主要 区别在于,由于引线电阻的存在,则不同的测温方式得到的测量精度不同,应视使用场合的 要求高低而定。二线制精度较低,无法消除线路电阻的影响,环境温度的变化对其影响很大, 近距离可以使用;三线制是工业应用中的主流,多一根线主要消除导线电阻的影响,采用惠 斯顿平衡电桥,适合远距离传输。四线制应用较少,但精度高,能补偿由导线引起的误在高 精度测量中广泛应用。
对于 AD7793 的 ∑-△ADC 来讲,参考源的选择必须满足低噪声、温漂小的要求。虽然已 经内置了电压参考源,无需外接参考源,但为了满足高精度测量的要求,使用了高精度标准 参考电阻(0.2ppm/℃) ,采用比例测量法,应用这种方法,激励源中的噪声会被抵消掉。
简要分析:
(1)只需一路恒流源【IOUT1】,与 RTD 导线 1 连接,用于提供 RTD 电流源;
(2)导线 2 与基准源电阻串联,作电流导流;
(3)导线 1 、导线 2 分别与检测端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】连接;
(4)【Re】为低温漂、精密电阻,其产生的压差用作 ADC 参考源;该电阻的精度直接决 定测量精度;
简要分析:
(1)使用恒流源【IOUT1】和【IOUT2】分别连接至 RTD 导线 1 和导线 2;
(2)【IOUT1】和【IOUT2】匹配,如果导线长度、材料相同,则可以消除检测端【AIN1(+)】 和【AIN1(-)】导线带来的误差;
(3)导线 3 用作导流;
(4)【Re】为低温漂、精密电阻,其产生的压差用作 ADC 参考源;该电阻的精度直接决定 测量精度;
简要分析:
(1)只需一路恒流源【IOUT1】,与 RTD 电流线 1 连接,用于提供 RTD 电流源
(2)测量线分别与检测端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】连接
(3) 电流线 4 与【REFIN(+)】连接,并与参考源电阻【Re】串联
(4)【Re】为低温漂、精密电阻,其产生的压差用作 ADC 参考源;该电阻的精度直接决定 测量精度。
总结:
通过内部校准和系统校准可消除零点误差、满量程误差及温度漂移的影响;四线制恒流 源驱动 PT1000 铂电阻,有效克服了导线电阻和自热效应对测量精度的影响; 内部算法大大 提高了温控精度和稳定度,使得系统的温控误差优于 0.1℃。