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℃。
