引言

在數據采集系統(tǒng)中 ,A/D轉換的速度和精度決 定了采集系統(tǒng)的速度和精度 ,通常采用SAR型A/D 轉換 。SAR型A/D轉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轉換器的優(yōu)勢如下:第一 , 目 前的SAR型A/D轉換器內部都采用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內部通常具有采樣保持器 ,它可以 維持采樣電壓直到轉換結束 ,且其轉換速率很快;第 三 ,相對于流水線型結構和Δ-Σ型結構來說 ,其采樣 到轉換的延時極小;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轉換芯片MS16E020 ,其具有8路 輸入通道 ,轉換時間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)數據I/O口用作16位數據總線 ,數據總 線的時序與絕大多數通用的微處理器兼容 。新型的 A/D轉換器芯片MS16E020與一般A/D轉換器芯片相 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轉換芯片 , 分別 使用REF5025和MAX6325作為外部基準源 , 將模擬 信號轉換為數字信號。電路采用STM32作為控制器 , 控制MS16E020芯片完成轉換功能 ,并通過USB接口 連接至電腦用于采集數據 ,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 ,按此電路結構搭建好 測試環(huán)境 ,將整個測試板卡置于高低溫箱內。

通過對比兩種基準源下的轉換結果 , 分析其在 性能上的差異。

測試過程如下:

1)按照以上電路結構 ,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 測試結果與分析

MS16E020+REF5025全溫度測試結果如表1所 示,測試結果曲線如圖2所示;MS16E020+MAX6325全 溫度測試結果如表2所示 ,測試結果曲線如圖3所示。

測試結果分析:通過對比測試數據,發(fā)現MAX6325 基準源下的MS16E020轉換精度略高于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 結束語

根據測試結果 '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 '根據具體 情況選擇合適的基準源。