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MCP6S21/2/6/8单端满摆幅I/O PGA及其应用

MCP6S21/2/6/8单端满摆幅I/O PGA及其应用

MICroChip公司生产的MCP6S21、MCP6S22、MCP6S26和MCP6S28单片IC是单端连接满摆幅输入与输出增益可编程放大器。其应用领域包括模/数转换器驱动器、数据采集、多路复用模拟应用、工业仪器、测试设备和医疗仪器等。封装、内部结构与引脚功能MCP6S21/2采用8引脚PDIP、SOIC和MSOP封装,MCP6S26采用14引脚PDIP、SOIC和TSSOP封装,MCP6S2
MICroChip公司生产的MCP6S21、MCP6S22、MCP6S26和MCP6S28单片IC是单端连接满摆幅输入与输出增益可编程放大器。其应用领域包括模/数转换器驱动器、数据采集、多路复用模拟应用、工业仪器、测试设备和医疗仪器等。封装、内部结构与引脚功能MCP6S21/2采用8引脚PDIP、SOIC和MSOP封装,MCP6S26采用14引脚PDIP、SOIC和TSSOP封装,MCP6S28采用16引脚PDIP和SOIC封装,引脚排列如图1所示。

引脚排列

MCP6S21/2/6/8芯片集成了多路转换器,串行外设接口(SPI)逻辑、运算放大器,梯形电阻和增益转换等电路,内部结构框图如图2所示。

内部结构框图

MCP6S21/2/6/8的各个引脚功能如表1所示。

引脚名称
功能
VOUT
模拟输出端
CHO~CHT
模拟输出端
VSS
负电源电压端
VDD
正电源电压端
SCK
SP1时钟输入端
SI
SP1串行数据输入端
SO
SP1串行数据输出端
CS
SP1芯片选择端
VREF
外部参考端
主要特点

MCP6S21/2/6/8的主要特点如下:(1)输入多路转换器通过SPI端口可以选择1个、2个、6个或8个通道:(2)有8个增益可供选择,即1、2、4、5、8、10、16和32VN,增益误差≤l%;(3)满摆幅I/O,失调电压≤±275μV,噪声典型值为lOnV/根号Hz(@lOkHz),带宽为2~12MHz;(4)2.5~5.5V单电源供电,电源电流为ImA(典型值);(5)当SPI接口发送关闭命令时,内部运算放大器关闭,输出呈现高阻状态。数字功能MCP6S21/2/6/8利用一个标准SPI兼容串行接口从控制器接收指令,芯片选择(CS)为启动通信转换到低电平,串行接口(SI)字《两字节长)的第一个字节为指令字节,进入到指令寄存器。在一个字(16位)之后,CS转换到高电平。PGA器件有两种工作模型,即SPI模型O,O和1,l。在0,O模式,时钟在低电平空闲:在1,1模式,时钟在高态空闲。在两种模式中,Sl数据在时钟上升沿上加载进入PGA。在时钟下降沿上,串行输出(SO)数据被计时。

1、指令寄存器PGA的指令寄存器有3个命令位和1个间接地址位(见图3),其中:位7~5(M2~MO)为命令位,OOO=NOP(不工作);001=只要一个16位字被发送并且CS的反升高,PGA进入关闭模式;010=写进寄存器;Oll=NOP;lXX=NOP。

位4~1为不执行,读作"0"(为将来备用)。位0(AO)为间接地址位,1=寻址通道寄存器;0=寻址增益寄存器。图例:R=可读位;W=可写位;U=不执行位,读作"0";-n=上电复位(POR)值:"1"=位被设置;"O"=位被清除;X=位未知。

2、增益设置放大器可被编程,在1vN与32VN之间产生二进制或十进制增益。图4所示为PGA的增益寄存器。其中,位7~3为不执行,读作"O"(保留为将来使用);位2~0(G2~GO)为增益选择位,000=增益为1;001=增益为2;010=增益为4;011=增益为5;100=增益为8;101=增益为10;110=增益为16;111=增益为32;3、改变通道如果指令寄存器被编程寻址通道寄存器,MCP6S22、MCP6S26和MCP6S28的多路转换器输入可以被变更。每个通道寄存器如图5所示。其中:位7~3为不执行,读作"O":位2~0(C2~CO)为通道选择位(见表2)。

位2~0(C2~CO)为通道选择位

4、雏菊链配置多个PGA器件可以连接成雏菊链结构,如图6所示。

雏菊链配置多个PGA器件可以连接成雏菊链结构

应用电路

PGA可以带不同的外部参考电压,如图7所示。图中,MCP6S21引脚VREF为2.5V,VDD=5V,这可以允许PGA以2.5V为中心放大信号。电压参考MCP1525通过MCP6021被缓冲,从DC到高频给出一个低输出阻抗。

PGA可以带不同的外部参考电压

图8所示为MCP6S2X的宽动态范围电流测量电路。该电路在手持万用表中应用,对小信号易于设置增益,对大信号容易设置低增益,从而在PGA输出上要求的动态范围低于其输入(达30dB)图9示出的是变更PGA增益范围电路。图中,MCP6S21前端的MCP6021增益为10,从而使1~32V/V的增益范围扩大到10~320VNo图10所示的电路可使增益范围从1~32VN变为0.1~3.2V/V。

图11所示是利用MCP6S28作为ADC(MCP3201)驱动器的电路。图中的低通滤波器,用作减小在MCP6S28输出上的噪声,并起抗混叠滤波器作用,该虑波器可以利用Microchip公司的FiLTEr-labr软件来设计。
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