Удачная альтернатива: 24-битный сигма-дельта АЦП MS5193 от Ruimeng

5 июня

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

Китайская компания Ruimeng создала полнофункциональный аналог популярного 24-битного сигма-дельта АЦП xx7793 – микросхему MS5193T, которая не только совместимым по корпусу, назначению выводов и управлению, но и превосходит конкурента по эффективному разрешению и энергопотреблению.

Многие области электроники немыслимы без цифровой обработки сигналов. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) обеспечивают существование большого спектра измерительных и сенсорных решений, использующихся в промышленной автоматизации, медицинской, автомобильной и бытовой электронике и, собственно, в измерительных приборах. Нестабильное состояние рынка требует альтернативных поставщиков АЦП, и таким может стать Hangzhou Ruimeng Technology Co., Ltd – китайская высокотехнологичная компания, созданная в 2008 году и специализирующаяся на аналоговых и цифро-аналоговых интегральных схемах. Компания позиционирует свои продукты как конкурентоспособные аналоги решений от ведущих мировых производителей, постепенно переходя от замещения импорта к самостоятельным инновациям. Один из таких продуктов, 24-битный сигма-дельта АЦП MS5193T, был удостоен награды «Усилитель/преобразователь данных года» (Global Electronic Achievement Award 2021) и является отличной альтернативой известному xx7793.

MS5193T – трехканальный 24-битный сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь с дифференциальными входами. Имеет встроенные малошумящие буфер входного сигнала и программируемый усилитель, фильтр 50/60 Гц, встроенный источник опорного напряжения (ИОН), генератор частоты и источники тока для датчиков и контроля входных цепей. Допускает тактирование внешним генератором и использование одного из входных каналов как вход для внешнего ИОН. Структурная схема MS5193T показана на рисунке 1.

Рис. 1. Внутреннее устройство MS5193T

Особенности MS5193Т и сравнение с xx7793

АЦП MS5193T имеет корпус TSSOP16 (рисунок 2), который по габаритам и выводам совместим (“pin-to-pin”) с xx7793. Назначение выводов показано в таблице 1.

Рис. 2. Корпус MS5193T

Таблица 1. Назначение выводов MS5193T

Аналоговые входные каналы. MS5193T и xx7793 имеют три мультиплексированных дифференциальных аналоговых входа с совершенно одинаковыми свойствами:

• Работа с включенным буфером или в обход его;
• Автоматическое включение буфера при коэффициенте усиления больше 2;
• Одинаковые требования к значениям резисторов и конденсаторов входной цепи для исключения ошибки усиления;
• Однополярный и биполярный режимы (относительно отрицательного входа AIN-);
• Одинаковые диапазоны напряжения входного сигнала в различных режимах работы:
• GND + 100 мВ… AVDD — 100 мВ (буферный режим);
• GND + 300 мВ … AVDD — 1,1 В (коэффициент усиления больше 2);
• GND — 30 мВ и AVDD + 30 мВ (без буфера).

Инструментальный усилитель. Оба АЦП имеют возможность обработки сигнала инструментальным усилителем с программируемым коэффициентом усиления (КУ) и с крайне низким шумом. Требования к входному сигналу у преобразователей абсолютно идентичны, однако MS5193T выигрывает по значению шума (таблица 2).

Источники тока для контроля входных цепей (Burnout) и датчиков. MS5193T и xx7793 обладают одинаковым функционалом: контроль входных цепей двумя источниками тока 100 нА, и два источника тока (10 мкА, 210 мкА, 1 мА) для возбуждения датчиков или резистивного моста.

Генератор напряжения смещения позволяет сместить входы AIN- на половину питающего напряжения AVDD/2 (например, для работы с термопарами). Включение генератора повышает ток потребления АЦП (одинаково для MS5193T и xx7793) на 40 мкА (с режимом Boost – 250 мкА).

Источники опорного напряжения. Встроенные ИОН 1,17 В ±0.01% у сравниваемых АЦП имеют различные типовые значения температурного дрейфа: 10 ppm/°C у MS5193T и 4 ppm/°C у xx7793. Это практически единственный параметр, где MS5193T уступает своему аналогу. Однако максимальные значения дрейфа одинаковы: 15 ppm/°C. Оба АЦП могут использовать внешний ИОН вместо третьего входного канала.

Цифровой интерфейс и калибровка. Система сброса, кодирование выходных данных, режимы калибровки, регистры у обоих АЦП одинаковы. Таким образом, при замене одного устройства на другое не потребуются изменения в программе управления преобразователем.

Таблица 2. Шум RMS (мкВ) сигнала MS5193T и xx7793 в зависимости от частоты выборки и коэффициента усиления, внутренний ИОН

Эффективное разрешение АЦП может быть меньше номинального из-за собственных шумов, которые возникают благодаря работе компонентов микросхемы и изменению температуры. Несмотря на то, что типовое значение температурного дрейфа интегрированного ИОН у MS5193T немного больше, чем у конкурента xx7793, значительно меньший шум позволяет выиграть у xx7793 в среднем один бит разрешения (таблица 3).

Таблица 3. Эффективное разрешение (бит) MS5193T и xx7793 в зависимости от частоты выборки и коэффициента усиления, внутренний ИОН

В качестве итогового сравнения предлагается таблица 4, где приведены и несколько не рассмотренных выше параметров, например, потребление тока при разных режимах работы. Стоит отметить, что в некоторых режимах АЦП MS5193T оказывается более экономичным с точки зрения энергеэффективности, чем аналогичный xx7793.

Таблица 4. Сравнение характеристик АЦП MS5193T компании Ruimeng с аналогом xx7793

Изменения рынка электронных компонентов, приведшие к поиску альтернативных вариантов, в случае с АЦП хх7793 оказались положительными: компания Ruimeng создала полнофункциональный аналог MS5193T, который не только совместимым по корпусу, назначению выводов и управлению, но и превосходит конкурента по эффективному разрешению и энергопотреблению, что может оказаться немаловажным для мобильных систем измерения. АЦП MS5193T уже долгое время существует на российском рынке, зарекомендовав себя как продукт хорошего качества и заняв лидирующие позиции по продажам АЦП.

Получить консультацию по MS5193T и приобрести ИС (АЦП MS5193T (всегда доступен со склада) можно, обратившись к менеджерам компании КОМПЭЛ.