MCP3421高精度ADC轉換器

MCP3421高精度ADC轉換器應用

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一個項目的需求，使用的單片機型號爲stm32f030f4，雖然單片機自帶了12位ADC轉換器，分辨率可以達到805.66uV（此型號沒有內部參考電壓，所以使用工作電壓作爲參考電壓，所以精度值計算：3.3V除以2的12次方）。但這個項目需要檢測很小的電流，最起碼要能檢測到1mA電流，最大電流可以達到3A，所以檢測電阻不能太大。大就會超出量程，也會產生大的功耗。這個電阻選擇了2512封裝0.012歐，1mA電流產生的電壓爲12uV，這個電壓單片機無法檢測到，所以必須重新找個分辨率高的ADC轉換器。

美國Microchip微芯有一顆SOT-23-6封裝的高精度ADC轉換芯片，下面我們看看它的概述：MCP3421 爲單通道低噪聲、高精度、差分輸入A/D轉換器，分辨率高達18 位，提供微型SOT-23-6 封裝。片上精密2.048V 參考電壓使得差分輸入電壓範圍爲±2.048V （電壓 = 4.096V）。該器件使用2 線I2C兼容串行接口，並採用2.7V 至5.5V 單電源供電。用戶通過2 線I2C 串行接口對控制配置位進行設定，從而MCP3421 器件可按3.75、15、60 或240 採樣/ 秒（SPS）速率進行轉換。該器件具有片內可編程增益放大器（PGA），用戶可在轉換開始之前選擇PGA 增益爲x1、x2、x4 或x8。因此MCP3421 在轉換很小的輸入信號時仍可保持高分辨率。該器件提供兩種轉換模式：a) 連續轉換模式； b) 單次轉換模式。在單次轉換模式下，器件在完成一次轉換後自動進入低電流待機模式，這樣可顯著降低空閒期間的電流消耗。

MCP3421 器件特別適合需要設計簡單、低功耗和節省空間的各種高精度模/ 數轉換應用。

引腳定義

1 VIN+ 正差分模擬輸入引腳

2 VSS 接地引腳

3 SCL IIC 接口的串行時鐘輸入引腳

4 SDA IIC 接口雙向串行數據引腳

5 VDD 正電源引腳

6 VIN- 負差分模擬輸入引腳

SCL 和SDA 上拉電阻的典型值範圍在標準模式（100 kHz）和快速模式（400 kHz）下爲5 k 至10 k ；在高速模式（3.4 MHz）下小於1 k。在VDD 小於2.7V時，不建議使用高速模式。

芯片特點

1、體積小：SOT-23-6

2、轉換分辨率可以選擇：12、14、16 或18 位

3、PGA增益選項：x1、x2、x4 或x8

4、連續轉換或單次轉換

5、通訊方式使用二線制IIC總線

6、具有內部穩定參考電壓2.048V

分辨率設置表：

從表中可以看出，最大分辨率爲15.625uV，這樣一來還是識別不到最小測試的12uV。別急，剛好這個芯片具有4檔PGA增益，也就是說可以把輸入信號進行放大，然後再進行轉換，那麼這裏我們PGA增益選項選擇x2就可以了，輸入12uV電壓，經過x2增益後就相當於輸入了24uV，這樣就可以檢測到這個電壓了。

在這個芯片中有個8位配置字節，用於選擇輸入通道、轉換模式、轉換速率和PGA 增益。該寄存器允許用戶改變器件的工作條件和檢查器件的工作狀態。

bit 7 RDY：就緒標誌位

此位爲數據就緒標誌。在讀模式，此位表示輸出寄存器是否被最新的轉換數據更新。在單次轉換模式下，向此位寫入1 將啓動一次新的轉換。
使用讀命令讀取RDY 位：
1 = 輸出寄存器未更新
0 = 輸出寄存器被最新轉換結果更新
使用寫命令寫RDY 位：
連續轉換模式：無影響
單次轉換模式：
1 = 開始一次新的轉換
0 = 無影響
bit 6-5 C1-C0：MCP3421 器件未使用這些位。
bit 4 O/C：轉換模式位
1 = 連續轉換模式（默認）。器件進行連續數據轉換。
0 = 單次轉換模式。器件進行單次轉換並進入低功耗待機模式，直至收到新的讀或寫命令。
bit 3-2 S1-S0：採樣率選擇位
00 = 240 sps （12 位）（默認）
01 = 60 sps （14 位）
10 = 15 sps （16 位）
11 = 3.75 sps （18 位）
bit 1-0 G1-G0：PGA 增益選擇位
00 = x1 （默認）
01 = x2
10 = x4
11 = x8