【经验】具有16位分辨率的国产ADC SGM58031的示例电路讲解和配置建议
圣邦微电子的SGM58031是具有16位分辨率的精密模数转换器（ADC），设计具有高精度、低功耗和易于实现的特点，具有片内基准电压源和振荡器，数据通过兼容I2C的串行接口进行传输，可以选择四个I2C从设备地址。本文给出了在各种情况下使用SGM58031的示例电路和建议。
基本连接
对于大多数应用而言，SGM58031的连接很简单。基本接线如图1所示。
图1、SGM58031典型接线图
SGM58031的全差分电压输入非常适合连接到源阻抗较低的差分源，例如热电偶和热敏电阻。尽管SGM58031可以支持双极性差分信号，但任意输入都不能接受负电压。将SGM58031的正电压视为同相输入，将负电压视为反相输入比较合理。
SGM58031进行数据转换时，它会短时间吸收峰值电流。0.1μF旁路电容可提供电源所需的瞬时额外电流。SGM58031可以直接与标准模式、快速模式和高速模式的I2C控制器连接，任何微控制器的I2C外设，包括主机和非多主机I2C外设，都可以与SGM58031一起使用。 SGM58031不会拉伸时钟（即它不会拉低时钟线），因此除非和其他时钟拉伸设备在同一I2C总线上，否则不需要提供此功能。
由于I2C总线驱动器是漏极开路的，因此SDA和SCL线都需要上拉电阻。电阻的大小取决于总线的工作速度和总线的电容。高阻值的电阻消耗较少的功率，但会增加总线的转换时间，从而限制了总线速度。较低值的电阻器可以提高速度，但要消耗更多的功率。长总线具有较高的电容，并且需要较小的上拉电阻来进行补偿。电阻值不能太小，如果太小，总线驱动器可能无法将总线拉低。
连接多个器件
将多个SGM58031连接到同一条总线很简单。 使用地址引脚可以把SGM58031设置为四个不同的I2C地址之一。 图2给出了连接三个SGM58031器件的示例。最多可将四个SGM58031（使用不同的地址引脚配置）连接到同一条总线。请注意，每个总线只需要一组上拉电阻。 要稍微降低上拉电阻值来补偿多个设备和增加的线长造成的额外总线电容。
图2 多个SGM58031的连接图
注意：为了清楚起见，省略了SGM58031电源和输入信号的连接。只保留ADDR引脚选择I2C地址。
使用GPIO来通信
大多数微控制器都有可编程的输入/输出（I / O）引脚，可以在软件中将其设置为输入或输出。如果没有I2C控制器，可以把SGM58031连接到GPIO引脚，并在软件中模拟或按位对I2C总线协议进行仿真。单个SGM58031的配置示例如图3所示。
图3、用GPIO与单个SGM58031连接使用
注意：为了清楚起见，省略了SGM58031电源和输入引脚连接。
通过将GPIO线设置为‘0’并在输入和输出模式之间切换以应用适当的总线状态，可以使用GPIO引脚对I2C总线进行切换。 若要使线路为低，则将引脚设置为输出‘0’；若要使线路为高，则将引脚设置为输入。 当引脚设置为输入时，可以读取引脚的状态；如果另一个设备将线路拉低，则此配置在端口输入寄存器中读取为‘0’。
请注意，SCL线上未显示上拉电阻，这种简单的应用不需要电阻。微控制器可以简单地将引脚设置为输出，并根据需要将其设置为‘1’或‘0’。因为SGM58031永远不会将时钟线驱动为低电平，所以可以这样操作。该技巧还可以用于多个设备，由于没有电阻上拉而具有低电流消耗的优点。
如果总线上有任何设备可能将时钟线驱动为低电平，则不能使用此方法。 此情况SCL线应为高阻或‘0’，且应提供上拉电阻。
一些微控制器具有内置在GPIO端口中可选的强上拉电路。在某些情况下，这些电路可以启用并代替外部上拉电阻器使用。某些微控制器还提供了弱上拉，但是对于I2C通信而言，这些上拉通常太弱。如果对此有任何疑问，请在电路投产之前先进行测试。
单端输入
SGM58031具有两个差分输入，但该器件可以轻松测量四个单端信号。 图15显示了单端连接方案。 将MUX配置为对地来测量每个通道，从而将SGM58031设为单端测量模式， 再根据配置寄存器的选择从输入中读取数据。 单端信号的输入范围为0V至电源电压。 SGM58031在输入范围内都没有非线性。 由于SGM58031仅接受正电压，因此不能向电路施加负电压。
SGM58031的输入范围是相对于基准的双极性差分。图4所示的单端电路仅覆盖SGM58031输入范围的一半，因为它不产生差分负输入， 因此会丢失一些分辨率。
图4 单端输入测量
注意：为了清楚起见，省略了数字和地址引脚连接。
低边电流检测器
图5显示了一个低边并联型电流检测器的电路。该电路检测分流电阻两端的电压，电阻值应尽可能小，同时提供可测量的输出电压。电压通过SGM8955低漂移运算放大器放大，再由SGM58031读取测量结果。
建议将SGM58031的增益设为8，然后将SGM8955的增益调低。对于16的增益，应将运算放大器设置为最大输出电压不大于0.256V。 如果将分流电阻器的大小设置为在满量程电流下可提供最大50mV的压降，则SGM58031的满量程输入为0.2V。
图5 低边电流检测
注意：1. 下拉电阻允许电压精确摆动到0V。
2. Rs的大小在满量程电流下压降为50mV。
SGM58031采用小尺寸、低压工艺制造。模拟输入的电源轨带有保护二极管。但是，这些二极管的电流处理能力受到限制，并且SGM58031可能会因模拟输入电压而永久损坏，该模拟输入电压会在超过电源轨的情况下长时间保持约300mV以上的电压。防止过压的方法是在输入线上加限流电阻。 SGM58031模拟输入可承受高达100mA的瞬时电流。
如果SGM58031由高压电源（例如±12V）的运算放大器驱动，那即使运算放大器配置为不会输出超出范围的电压，也要提供保护。接通电源后，一般在输入稳定之前，许多运算放大器输出都会立即漂移至电源轨电压，此瞬间尖峰会损坏SGM58031。这种增量损坏导致缓慢的、长期的故障，这对永久安装的、低维护的系统来说可能是灾难性的。
如果SGM58031使用运算放大器或其他前端电路，则在设计时必须考虑其性能特性。
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加工精度：精密平面磨床正负0.002；铣床正负0.02，ZNC放电正负0.01。CNC加工材料：铝、钢、聚合物等材料。专注于半导体行业、医疗器械、汽车行业、新能源行业、信息技术行业零部件加工。
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可定制天线工作频段400MHz~77GHz，工作温度-40~+85℃、连接头/电缆类型等性能参数；支持GPS天线、组合天线、低频天线、定位精密测量天线、WIFI天线、5G天线、4G天线等产品定制。
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授权代理品牌：集成电路
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授权代理品牌：电子材料
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