MicrOne24位高性价比模数转换器ME9603应用总结

时间： 2024-09-09 来源：MicrOne（微盟电子公众号）

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差分输入低功耗Delta-SigmaADC,模数转换器,ME9603,MicrOne

ME9603是微盟电子推出的一款适合高精度、宽动态范围应用的24位、前置4选1通道选择的差分输入低功耗Delta-SigmaADC（模数转换器）。

ME9603能够在高数据速率下得到高分辨率的数字结果。模拟输入信号的采样率由系统时钟的频率决定。采样的模拟输入由Delta-Sigma A/D调制器调制，然后经过数字滤波器。一个Sinc5阶的数字低通滤波器处理Delta-Sigma调制器的输出数据，并将结果写入数据输出寄存器。引脚被拉低，表示外部微控制器/微处理器可以读取新的数据。ME9603的主要功能模块是Delta-Sigma调制器、数字滤波器、控制逻辑和串行接口。通过SCLK管脚输入脉冲配置，ME9603可方便的实现工作模式、各器件同步输出模式、与省电休眠模式的切换。ME9603为心脏诊断、智能变送器、工业过程控制、体重秤、色谱和便携式仪器等高分辨率测量应用而设计。ME9603内置一个灵活的双线同步串行接口，可用于低成本数据传输。

供电电源

ME9603采用双电源供电：

模拟电源电压AVDD:2.7~5.5V
数字电源电压DVDD:1.65~5.5V

模拟信号与参考电压输入

ME9603的ADC通道支持差分信号输入。为了不发生溢出，请保证差分输入范围不大于参考电压VREF范围。为了保证ADC性能不受参考源的影响，ME9603的参考电压源可由片外精密电压源产生，范围2.5V~AVDD。需要保证其电压稳定，并需要至少50uA以上的平均电流驱动能力和1mA以上的瞬态电流驱动能力。应用时建议直接将VREF连接AVDD，并辅以连接到AGND的1uF稳压电容，以简化外围电路并获得ADC最大输入信号范围。

工作模式设置

ME9603共有3种工作模式供选择，可通过SCLK管脚进行配置：

＞ 工作模式
ME9603包括一个简单的双线串行数据接口，可以方便连接到微控制器和数字信号处理器实现数据采集。与ME9603的通信可以在上电后第一次检测到脉冲时开始，初始态为高电平，ME9603通过将拉低表示内部数据转换已完成，之后再将拉高表示用户可以准备读取数据，在高电平持续时间结束之后，用户可通过微控制器或数字信号处理器向ME9603发送24个SCLK周期脉冲，并利用SCLK的上升沿完成对ME9603的数据采集，将串行信号转换成并行数据。

＞同步模式
多个ME9603设备可以进行同步输出数据，这是通过保持SCLK为高电平至少4个，但小于20个周期的时间来实现的。当ME9603电路检测到SCLK连续4个周期保持为高电平后，这一段时间ME9603保持在复位状态。之后，系统拉低SCLK。检测到SCLK的下降沿后多个ME9603芯片开始同步工作，调制器从复位中释放，数据开始转换并串行输出。

＞休眠模式
ME9603通过保持SCLK为高电平超过20个连续的周期时间，ME9603将进入休眠模式。当ME9603电路检测到SCLK连续4个周期保持为高电平后，调制器将保持在复位状态（此时处于同步模式的状态）。如果SCLK在之后至少16个周期依旧保持高电平，ME9603将进入休眠模式，器件各模块将停止工作。进入休眠模式后，当检测到SCLK的下降沿时，芯片将重新启动工作。并在工作模式下传输转换数据。

时钟输入

ME9603必须有时钟输入才能运行。外部时钟频率的选择不会影响其分辨率，但会影响ME9603的数据率。默认情况下，ME9603的外部时钟频率为8MHz，其对应的数据率为20.83KSPS。ME9603最高可支持的外部时钟频率为24MHz，此时对应的数据率为62.5KSPS。

数据格式

ME9603输出数据位宽为24位，正满量程为7FFFFFh，负满量程为800000h，理想输出码与输入信号关系如下表所示:

通道选择

CHSEL1和CHSEL0引脚用于选择模拟输入通道，如下表所示。更换通道的推荐方法是在完成前一个通道的转换并读取数据后进行更换。当通道改变时，内部逻辑在CLK下降沿重置转换过程。来自新通道的转换数据在通道更改后的第一个DRDY有效。每次通道切换，需要5个内部转换周期才能使数据完全稳定。

电路设计注意事项

进行ME9603设计时，请注意下列事项:
AGND和DGND可以使用同一个地平面。
数字输入脚需要串接50Ω电阻，并放置在数字驱动源末端（靠近ME9603）。
模拟电路（输入脚）走线必须远离数字电路（输入脚）并防止产生走线交叉。
模拟信号参考端接1μF稳压电容
模拟信号输入端必须接驱动，PCB走线短而直，且远离数字信号线。CHP和CHN之间须接1~10nF电容。
电源、模拟输入、参考输入的去耦电容必须尽可能的靠近ME9603。
时钟线越短越好，且末端接50Ω电阻。要求晶振必须稳定。

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