引言
在数据采集系统中 ,A/D转换的速度和精度决 定了采集系统的速度和精度 ,通常采用SAR型A/D 转换 。SAR型A/D转换器通常具有中等的精度和中 高分辨率 ,分辨率一般为8到18位 ,采样速率一般低 于10 MHz 。SAR型A/D转换器的优势如下:第一 , 目 前的SAR型A/D转换器内部都采用CMOS工艺的电 容矩阵方式 ,这种芯片的功耗比较低 ,体积比较小; 第二 ,SAR型A/D内部通常具有采样保持器 ,它可以 维持采样电压直到转换结束 ,且其转换速率很快;第 三 ,相对于流水线型结构和Δ-Σ型结构来说 ,其采样 到转换的延时极小;第四 ,它的外围器件也较少。
本文采用的是成都铭科思微公司推出的具有16 位测量精度的A/D转换芯片MS16E020 ,其具有8路 输入通道 ,转换时间5 μs,还提供了标准的并行接口 和串行接口 ,可以和大部分单片机直接接口 ,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转换器。它 采用逐次逼近工作方式 ,提供了标准的并行接口和串 行接口 。三态数据I/O口用作16位数据总线 ,数据总 线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容 。新型的 A/D转换器芯片MS16E020与一般A/D转换器芯片相 比 ,具有极高的性能价格比 ,仅需单一电源供电 ,且 外围电路简单 ,极大地简化了电路设计。
在实际应用中 ,A/D转换芯片MS16E020的性能
很大程度上取决于其外部基准源的性能。本文选取了 两种常用的外部基准源——REF5025和MAX6325 , 对MS16E020进行对比测试 , 分析其在精度 、稳定性 和其他性能方面的差异。
1 测试原理与方法
测试电路:采用MS16E020 A/D转换芯片 , 分别 使用REF5025和MAX6325作为外部基准源 , 将模拟 信号转换为数字信号。电路采用STM32作为控制器 , 控制MS16E020芯片完成转换功能 ,并通过USB接口 连接至电脑用于采集数据 ,激励信号通过同轴线缆连 接至信号源用于提供测试电压 , 同时在后端将MUX 后级信号连接至校准用万用表 ,用于获取真实的待测 电压值 。测试电路如图1所示 ,按此电路结构搭建好 测试环境 ,将整个测试板卡置于高低温箱内。
通过对比两种基准源下的转换结果 , 分析其在 性能上的差异。
测试过程如下:
1)按照以上电路结构 ,搭建好测试系统;
2)开启温箱 ,将温度设置至-50 ℃ ,在温度到达 预设值后 ,保持10 min;
3)对ADC执行采集操作 ,使用PC控制板卡采集8 个通道的512个点求平均值并记录;
4)以10 ℃为步进 ,设置下一个温度点开始逐步 升温 ,温度到达预设值后 ,等待5 min ,使用PC控制板 卡采集8个通道的512个点求平均值并记录;
5)重复步骤4)直至完成所有温度点的测量记录。 注:从MUX前级输入的信号 ,经过MUX和运放
放大后 , 到达运放的实际值和校准计算值差异小于 200 μV。
2 测试结果与分析
MS16E020+REF5025全温度测试结果如表1所 示,测试结果曲线如图2所示;MS16E020+MAX6325全 温度测试结果如表2所示 ,测试结果曲线如图3所示。
测试结果分析:通过对比测试数据,发现MAX6325 基准源下的MS16E020转换精度略高于REF5025基准 源 ,与手册一致[2-3]。REF5025和MAX6325部分手册截 图如图4、图5所示。
3 结束语
根据测试结果 'MAX6325基准源在精度和稳定 性方面略优于REF5025基准源。然而 '在实际应用中 ' 还需综合考虑性能、成本、可靠性等因素 '根据具体 情况选择合适的基准源。
