MS1100——16-bit 內(nèi)置基準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器

產(chǎn)品簡(jiǎn)述

MS1100 是一款高精度 16bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部集成 2.048V 基

準(zhǔn)源，差分輸入范圍達(dá)到±2.048V。使用了 I 2C 兼容接口。電源電

壓范圍為 2.7V 到 5.5V。

MS1100 轉(zhuǎn)換速率為 15、30、60 或 240SPS，集成有可編程增

益放大器，增益最高可到 8 倍。在單次轉(zhuǎn)換模式，MS1100 在轉(zhuǎn)

換結(jié)束后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入省電狀態(tài)，減小功耗。

MS1100 可用在高精度測(cè)量以及對(duì)空間、功耗有一定要求的

應(yīng)用場(chǎng)合中，如：手持儀器、工業(yè)控制和智能變送器。

主要特點(diǎn)

?I 2C 接口

?片上基準(zhǔn)：2.048V±0.5%

?溫度漂移：10ppm/°C

?內(nèi)部集成 PGA：1 到 8 倍

?內(nèi)部集成振蕩器

?16 位無(wú)失碼精度

?INL（積分非線性誤差）：0.01%

?8 個(gè)可用 I 2C 地址

?可編程輸出速率：15SPS 到 240SPS

?工作電壓范圍：2.7V 到 5.5V

?低電源功耗：315μA

應(yīng)用

?手持儀器

?工業(yè)級(jí)控制

?智能變送器

?工業(yè)自動(dòng)化

?溫度測(cè)量

產(chǎn)品規(guī)格分類

管腳圖

管腳說(shuō)明

內(nèi)部框圖

極限參數(shù)

芯片使用中，任何超過(guò)極限參數(shù)的應(yīng)用方式會(huì)對(duì)器件造成永久的損壞，芯片長(zhǎng)時(shí)間處于極限工作

狀態(tài)可能會(huì)影響器件的可靠性。極限參數(shù)只是由一系列極端測(cè)試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。

推薦工作條件

電氣參數(shù)

若無(wú)特別說(shuō)明，測(cè)試條件：VDD=5V。

如有需求請(qǐng)聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

注：1. 滿幅度的 99%；

2. FSR = 滿幅度量程 = 2×2.048/PGA = 4.096/PGA；

3. 包括 PGA 和基準(zhǔn)的所有誤差。

功能描述

MS1100 是一個(gè)全差分、16 位、Σ-Δ 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由一個(gè)帶有可調(diào)增益的 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)

2.048V 的電壓基準(zhǔn)、一個(gè)時(shí)鐘振蕩器、一個(gè)數(shù)字濾波器和一個(gè) I 2C 接口組成。其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、極易配置

的特點(diǎn)使得用戶很容易獲得精確的測(cè)量值。

模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

MS1100 的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器核由一個(gè)差分開(kāi)關(guān)電容 Σ-Δ 調(diào)制器和一個(gè)數(shù)字濾波器組成。調(diào)制器測(cè)量

正、負(fù)模擬輸入端的壓差，并將其與基準(zhǔn)電壓相比較，在 MS1100 中基準(zhǔn)電壓為 2.048V。數(shù)字濾波器

從調(diào)制器接收高速碼流，并輸出與輸入電壓成比例的數(shù)字信號(hào)。

電壓基準(zhǔn)

MS1100 內(nèi)置一個(gè) 2.048V 的片內(nèi)電壓基準(zhǔn)，無(wú)需外部基準(zhǔn)。

輸出碼計(jì)算

MS1100 輸出碼的位數(shù)取決于更新速率，如表 1 所示。

時(shí)鐘振蕩器

MS1100 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器，該振蕩器驅(qū)動(dòng)調(diào)制器和數(shù)字濾波器。無(wú)需外部時(shí)鐘。

輸入阻抗

MS1100 輸入級(jí)采用開(kāi)關(guān)電容。等效電阻值取決于電容值和電容的開(kāi)關(guān)頻率。電容器的值取決于

可編程增益放大器 (PGA)的設(shè)置，時(shí)鐘由片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生。典型工作頻率 275kHz。

共模和差分輸入阻抗不同，詳情請(qǐng)見(jiàn)電氣特性。

當(dāng)外接高輸出阻抗輸入源，輸入端需要外接 buffer。

混疊

當(dāng)輸入信號(hào)頻率超過(guò)更新速率的一半，會(huì)產(chǎn)生混疊。為防止混疊的產(chǎn)生，必須限制輸入信號(hào)的帶

寬。MS1100 的數(shù)字濾波器可在一定程度上衰減高頻率的噪聲，但其 sinc 濾波器不能完全替代抗混疊

濾波器。對(duì)于少數(shù)應(yīng)用，還是需要外部濾波。

在設(shè)計(jì)輸入濾波器時(shí)， 應(yīng)考慮到濾波器和 MS1100 輸入之間的阻抗匹配。

工作模式

MS1100 有兩種轉(zhuǎn)換模式：連續(xù)轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換。

在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式中，每次轉(zhuǎn)換完成，結(jié)果都將存入結(jié)果寄存器，并立即開(kāi)始下一次轉(zhuǎn)換。

在單次轉(zhuǎn)換模式中，MS1100 會(huì)等待配置寄存器中的 ST/DRDY 位被置為 1。 ST/DRDY 位被置為 1 后

開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后結(jié)果存入結(jié)果寄存器中，并復(fù)位 ST/DRDY 位為 0，進(jìn)入省電模式。

從連續(xù)轉(zhuǎn)換模式切換到單次轉(zhuǎn)換模式時(shí)，MS1100 將完成當(dāng)前轉(zhuǎn)換，并復(fù)位 ST/DRDY 位為 0，進(jìn)入

省電模式。

復(fù)位和上電

在上電時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行一次復(fù)位，配置寄存器中的所有位設(shè)置為默認(rèn)值。

MS1100 會(huì)對(duì) I 2C 的總呼叫復(fù)位命令做出響應(yīng)，當(dāng) MS1100 接收到總呼叫復(fù)位命令時(shí)，立即執(zhí)行一

次復(fù)位。

I 2C 接口

MS1100 通過(guò) I 2C 接口通信。圖 1 為 I 2C 時(shí)序圖，表 3 列出了相關(guān)參數(shù)。

如有需求請(qǐng)聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

結(jié)果寄存器

16 位的結(jié)果寄存器存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果，采用二進(jìn)制補(bǔ)碼格式。在復(fù)位或上電之后，結(jié)果寄存器清 0，

直到第一次轉(zhuǎn)換完成。結(jié)果寄存器的格式如表 4 所示。

配置寄存器

8 位配置寄存器控制 MS1100 的工作模式、更新速率和可編程增益放大器(PGA)。配置寄存器的格

式如表 5 所示，默認(rèn)設(shè)置是 8CH。

位 7： ST/DRDY

ST/DRDY 位的含意取決于它是寫入還是讀出。

在單次轉(zhuǎn)換模式中，寫 1 到 ST/DRDY 位則表示轉(zhuǎn)換的開(kāi)始，寫入 0 則無(wú)影響，在連續(xù)方式中，

MS1100 忽略寫入 ST/DRDY 的值。

在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式中， ST/DRDY 位確定新轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)是否就緒。如果 ST/DRDY 為 1，則表示結(jié)果寄存

器中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被讀??；如果 ST/DRDY 為 0，則表示結(jié)果寄存器中的數(shù)據(jù)是未被讀取的新數(shù)據(jù)。

在單次轉(zhuǎn)換模式中， ST/DRDY 位確定轉(zhuǎn)換是否完成。如果 ST/DRDY 為 1，則表示結(jié)果寄存器的數(shù)

據(jù)為舊數(shù)據(jù)，而且轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。如果 ST/DRDY 為 0，則表示結(jié)果寄存器的數(shù)據(jù)是新轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

MS1100 先輸出結(jié)果寄存器的值，再輸出配置寄存器值。 ST/DRDY 位的狀態(tài)適用于剛從結(jié)果寄存

器中讀取的數(shù)據(jù)，而不是下一次讀操作讀取的數(shù)據(jù)。

位 6-5：保留位

位 6-5 必須設(shè)為 0。

位 4：SC

轉(zhuǎn)換模式選擇位。當(dāng) SC 為 1 時(shí)，選擇單次轉(zhuǎn)換模式；當(dāng) SC 為 0 時(shí)，選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。默認(rèn)為

0。

位 3-2：DR

更新速率選擇位，如表 6 所示。

讀操作

讀取結(jié)果寄存器和配置寄存器的值。先對(duì) MS1100 尋址，再?gòu)钠骷凶x出 3 個(gè)字節(jié)。前 2 個(gè)字節(jié)

是結(jié)果寄存器的值，第 3 個(gè)字節(jié)是配置寄存器的值。

可不讀出配置寄存器，在讀操作中允許讀出的字節(jié)個(gè)數(shù)少于 3 個(gè)。如果讀取多于 3 個(gè)字節(jié)，從第

4 個(gè)字節(jié)開(kāi)始將為 FFH。

MS1100 的典型讀操作的時(shí)序見(jiàn)圖 2。

寫操作

對(duì)配置寄存器進(jìn)行寫操作，先對(duì) MS1100 尋址，再寫入一個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)將被寫入配置寄存器

中。

寫入多個(gè)字節(jié)無(wú)效，將忽略第一個(gè)字節(jié)之后的任何字節(jié)。MS1100 寫操作的典型時(shí)序見(jiàn)圖 3。

典型應(yīng)用圖

基本連接方法

對(duì)于多數(shù)應(yīng)用而言，MS1100 的典型基本連接圖如圖 4 所示。

連接多個(gè)器件

一條 I 2C 總線可連接多個(gè) MS1100。 MS1100 有 8 種不同版本，每種版本對(duì)應(yīng)一種 I 2C 地址。如圖 5

所示，三個(gè) MS1100 連接到同一條總線的接線圖。一條 I2C 總線上最多可以連接 8 個(gè) MS1100（使用 8

種不同版本的 MS1100）。

注意，I 2C 總線僅需一組上拉電阻。

低端電流監(jiān)控器

圖 6 是低端電流監(jiān)控器的電路圖。該電路通過(guò)一個(gè)檢流電阻來(lái)讀取電壓。此電阻上電壓可用低漂

移的運(yùn)放 MS8552 放大，放大結(jié)果由 MS1100 讀取。

建議 MS1100 工作在 8 倍增益下，可以降低 MS8552 的增益。對(duì)于 8 倍增益而言，運(yùn)放應(yīng)提供最

高不高于 0.256V 的輸出電壓，所以在滿刻度電流時(shí)，檢流電阻提供最大 64mV 的電壓降。

封裝外形圖

SOT23-6

——愛(ài)研究芯片的小王

審核編輯 黃宇