3V八路模拟前端解决方案

导读：Microchip公司的MCP3914是3V八路模拟前端（AFE），它包括8个同步取样的Delta-Sigma模数转换器（ADC）、8个PGA、相位延迟补偿区块、低漂移基准电压、数字失调和增益误差校准寄存器以及高速20MHz SPI兼容的串口。

　　MCP3914 ADC是完全可配置的，主要功能如下：16/24-bit分辨率，32过采样率（OSR）为32-4096,增益从1倍~ 32倍，独立的关机和复位，抖动和自动调零。

　　其大大简化通信，具有8位命令，包括各个连续的读/写模式，和16/24/32-bit数据格式，可以通过直接存储器存取（DMA），一个8/16或32位单片机进行访问，其独立的数据引脚可以直接连接到MCU的中断请求（IRQ）输入。

　　该MCP3914包括先进的安全功能来保护通信和配置设置，如，两个串行数据输出的CRC-16校验，和静态寄存器映射配置。它还包括一个寄存器映射锁（通过8位安全密钥），以阻止不必要的写命令。

　　该MCP3914可以与多种电压，电流传感器，包括分流器、电流互感器、Rogowski线圈和霍尔效应传感器相连接。

图1 MCP3914功能框图

MCP3914主要特性

•八个同步采样24位分辨率的，Delta-Sigma模拟至数字（A/D）转换器

• 94.5dB SINAD，-107dBc的总谐波失真（THD）（多35谐波），112dBFS的SFDR（每个通道）。

•实现了10000:1的动态范围0.1％典型有功功率测量误差

•先进的安全特性

- 对安全的数据传输所有通讯的16位循环冗余校验（CRC）校验

- 16位CRC校验和中断警惕寄存器映射配置

- 寄存器映射锁（8位安全密钥）

• 2.7V~3.6V AVDD，DVDD

•可编程数据速率高达125ksps：

- 4MHz采样频率

- 16MHz主时钟

•过采样率高达4096

•<10μA超低功耗关断模式

• -122dB的通道间的串扰

•低漂移1.2V内部参考电压：10PPM /℃

•差分参考电压输入引脚

•每个通道的高增益可编程增益放大器（PGA）（高达32 V/V）

•相位延迟补偿（1μs时间分辨率）

•独立的数据就绪引脚,轻松同步

•单个24-bit数字偏移和增益误差校正(每个通道)

•高速20MHz串行外设接口（SPI）(模式0，0和1，1兼容性)

•传播时间连续读/写模式，与专用16/32-位模式

•可以40引脚UQFN封装

•扩展级温度范围：-40℃~+125℃

MCP3914应用

•多相电能表

•电能计量和功率测量

•汽车

•便携式仪表

•医疗和电源监控

图2 MCP3914应用框图

图3 MCP3914 ADC评估板外形图

　　MCP3914 ADC评估板

　　用于16位MCU系统的MCP3914 ADC评估板，可以评估MCP3914八通道AFE的性能。它还是一个开发平台，用于基于16位PIC设备的应用程序（使用现有的100引脚PIC单片机接插模块PIM系统，与Explorer 16,及其他高引脚数PIC器件为基础的演示板兼容）。该系统配备了一个编程PIC24FJ256GA110 PIM模块，与能源管理工具软件进行数据交换和ADC设置通信。

　　MCP3914 ADC评估板用于16位MCU,采用了能源管理实用程序软件，通过USB连接到电路板上，进行MCP3914的评价。这个软件的链接可以在评估板的网页上找到。有关使用此软件的说明，请参阅支持文档（应用程序安装包中）。

　　评估板主要特性

　　•八通道ADC MCP3914输出显示，使用串口通信连接PC软件界面

　　•同时57ksps在OSR32地址回路全部或95dB SINAD（MCP3914 OSR512性能）

　　•系统和ADC性能分析（通过图形化的PC工具显示噪声直方图，频域（FFT），时域波形图和统计数值分析）

　　•强大的硬件设计，与模拟接地和模拟/数字分离，可以进行MCP3914器件的低噪声评估，包括单独的电源和4层电路板电源层

　　• PICtail PLUS连接器，用于Explorer 16开发子板的兼容