MS16E020 A/D轉(zhuǎn)換芯片采用外部基準源REF5025和MAX6325的對比測試分析

摘 要：針對MS16E020 A/D轉(zhuǎn)換芯片，通過對其采用外部基準源REF5025和MAX6325進行對比測試，分析了兩種基準源在性能、精度、穩(wěn)定性等方面的優(yōu)劣。測試結(jié)果表明，MAX6325基準源表現(xiàn)出更好的性能和穩(wěn)定性，為工程師在選擇外部基準源時提供了有價值的參考。

關鍵詞：A/D轉(zhuǎn)換芯片；MS16E020；REF5025；MAX6325

中圖分類號：TN606" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）09-0021-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.09.005

0" " 引言

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換的速度和精度決定了采集系統(tǒng)的速度和精度，通常采用SAR型A/D轉(zhuǎn)換。SAR型A/D轉(zhuǎn)換器通常具有中等的精度和中高分辨率，分辨率一般為8到18位，采樣速率一般低于10 MHz。SAR型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢如下：第一，目前的SAR型A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部都采用CMOS工藝的電容矩陣方式，這種芯片的功耗比較低，體積比較小；第二，SAR型A/D內(nèi)部通常具有采樣保持器，它可以維持采樣電壓直到轉(zhuǎn)換結(jié)束，且其轉(zhuǎn)換速率很快；第三，相對于流水線型結(jié)構(gòu)和Δ-∑型結(jié)構(gòu)來說，其采樣到轉(zhuǎn)換的延時極小；第四，它的外圍器件也較少。

本文采用的是成都銘科思微公司推出的具有16位測量精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片MS16E020，其具有8路輸入通道，轉(zhuǎn)換時間5 μs，還提供了標準的并行接口和串行接口，可以和大部分單片機直接接口，使用十分方便。

MS16E020芯片[1]是多量程（±10 V，±5 V，0～10 V，0～5 V）、8通道、16位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近工作方式，提供了標準的并行接口和串行接口。三態(tài)數(shù)據(jù)I/O口用作16位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線的時序與絕大多數(shù)通用的微處理器兼容。新型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片MS16E020與一般A/D轉(zhuǎn)換器芯片相比，具有極高的性能價格比，僅需單一電源供電，且外圍電路簡單，極大地簡化了電路設計。

在實際應用中，A/D轉(zhuǎn)換芯片MS16E020的性能很大程度上取決于其外部基準源的性能。本文選取了兩種常用的外部基準源——REF5025和MAX6325，對MS16E020進行對比測試，分析其在精度、穩(wěn)定性和其他性能方面的差異。

1" " 測試原理與方法

測試電路：采用MS16E020 A/D轉(zhuǎn)換芯片，分別使用REF5025和MAX6325作為外部基準源，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。電路采用STM32作為控制器，控制MS16E020芯片完成轉(zhuǎn)換功能，并通過USB接口連接至電腦用于采集數(shù)據(jù)，激勵信號通過同軸線纜連接至信號源用于提供測試電壓，同時在后端將MUX后級信號連接至校準用萬用表，用于獲取真實的待測電壓值。測試電路如圖1所示，按此電路結(jié)構(gòu)搭建好測試環(huán)境，將整個測試板卡置于高低溫箱內(nèi)。

通過對比兩種基準源下的轉(zhuǎn)換結(jié)果，分析其在性能上的差異。

測試過程如下：

1）按照以上電路結(jié)構(gòu)，搭建好測試系統(tǒng)；

2）開啟溫箱，將溫度設置至-50 ℃，在溫度到達預設值后，保持10 min；

3）對ADC執(zhí)行采集操作，使用PC控制板卡采集8個通道的512個點求平均值并記錄；

4）以10 ℃為步進，設置下一個溫度點開始逐步升溫，溫度到達預設值后，等待5 min，使用PC控制板卡采集8個通道的512個點求平均值并記錄；

5）重復步驟4）直至完成所有溫度點的測量記錄。

注：從MUX前級輸入的信號，經(jīng)過MUX和運放放大后，到達運放的實際值和校準計算值差異小于200 μV。

2" " 測試結(jié)果與分析

MS16E020+REF5025全溫度測試結(jié)果如表1所示，測試結(jié)果曲線如圖2所示；MS16E020+MAX6325全溫度測試結(jié)果如表2所示，測試結(jié)果曲線如圖3所示。

測試結(jié)果分析：通過對比測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)MAX6325基準源下的MS16E020轉(zhuǎn)換精度略高于REF5025基準源，與手冊一致[2-3]。REF5025和MAX6325部分手冊截圖如圖4、圖5所示。

3" " 結(jié)束語

根據(jù)測試結(jié)果，MAX6325基準源在精度和穩(wěn)定性方面略優(yōu)于REF5025基準源。然而，在實際應用中，還需綜合考慮性能、成本、可靠性等因素，根據(jù)具體情況選擇合適的基準源。

[參考文獻]

[1] 成都銘科思微電子技術有限責任公司.MS16E020數(shù)據(jù)手冊[Z].

[2] TEXAS INSTRUMENTS. REF5025 Data Sheet[Z].

[3] ANALO GDEVICES， INC. MAX6325 Data Sheet[Z].

收稿日期：2024-01-18

作者簡介：李淵博（1999—），男，陜西人，助理工程師，研究方向：元器件選用。