MS5046T/5047T/5048T/5048N——2kSPS、16bit Σ-Δ ADC

产品简述

  MS5046T/MS5047T/MS5048T/MS5048N 是适合高精

度、低成本测量应用的 16bit 模数转换器。其内部集成低

噪声可编程增益放大器、高精度 Δ-Σ 模数转换器和内部振

荡器。MS5047T、MS5048T、MS5048N 内部还集成低温

漂基准和两路匹配的可编程电流源。MS5048T/MS5048N

支持四路差分输入，MS5047T 支持两路差分输入，

MS5046T 支持单路差分输入。此外，MS504XT 系列芯片

还集成传感器检测 Burnout 电流源和偏置电压产生器。

  MS5046T采用TSSOP16 封装，MS5047T 采用 TSSOP20

封装，MS5048T 采用 TSSOP28 封装，MS5048N 采用

QFN32 封装。

主要特点

◼可编程转换速率：最高 2kSPS

◼集成输入多路选择器

◼可编程增益：1 到 128

◼集成双路匹配可编程电流源

◼集成低温漂 2.048V 电压基准

◼集成内部温度传感器

◼集成电源检测电路和 VREF 检测电路

◼集成自校准和系统校准

◼兼容 SPI 接口

◼集成 50Hz/60Hz 限波滤波@20SPS

◼模拟电源电压：

  单电源：2.7V 到 5.25V

  双电源：±2.5V

◼工作温度范围：-40°C  125°C

应用

◼应力检测

◼温度检测

◼流量计

◼工业过程控制和仪器仪表

产品规格分类

内部框图

管脚图

管脚说明

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

极限参数

  芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。

推荐工作条件

电气参数

VAVDD=5V；VDVDD=3.3V；VAVSS=0V；外部VREF=2.048V；fCLK=4.096MHz。

除非另外标注，参数为全温度范围。

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时序参数

VDVDD=2.7V 到 5.25V，DGND=0V，输入逻辑 1=DVDD，输入逻辑 0=GND。

除非另外标注，参数为全温度范围。

开关参数

VDVDD=2.7V 到 5.25V，DGND=0V，输入逻辑 1=DVDD，输入逻辑 0=GND。

除非另外标注，参数为全温度范围。

输出噪声和分辨率（外部参考电压）

  下表给出一些增益和转换速率设置下的 MS5048T 的输出均方根噪声。所提供的数据是针对双极性

输入范围以及采用 2.5V 外部基准电压源而言。这些数值是差分输入电压为 0V 时的典型值。注意 ，有

效分辨率 是利用均方根噪声计算得出的。这些数值为典型值，四舍五入到最接近的 LSB。

功能描述

概述

  MS5046T/MS5047T/MS5048T/MS5048N 是高集成度的 16bit 模数转换器，集成了低噪声、高输入阻

抗可变增益放大器、输入多路选择器、低温漂基准、∑-Δ ADC、内部振荡器和 SPI 接口。

模拟输入通道

  模数转换器的输入通过片上多路选择器和 PGA 输入到内部调制器。MS5046T 有一对差分输入端口；

MS5047T 可通过寄存区 MUX0，配置成两路差分输入；MS5048T/MS5048N 可通过寄存区 MUX0 配置成

4 路差分输入。此外，输入端口可以配置连接到内部激励电路产生器或偏置电压产生器。通过输入多

路选择器也可检测温度、AVDD、DVDD 和外部基准信号。输入端口也可配置成通用 GPIO 端口。

低噪声 PGA

  MS5046T/MS5047T/MS5048T/MS5048N 内部集成一个低漂移、低噪声、高输入阻抗的可编程放大

器。通过寄存器 SYS0，增益设置成 1、2、4、8、16、32、64、128。PGA 由两个斩波稳定放大器和电

阻反馈组成，PGA 的输入通过一个防电磁干扰滤波器，示意图如下：

时钟源

  MS5046T/MS5047T/MS5048T/MS5048N 可使用外部时钟或内部时钟。在上电或复位前，把 CLK 脚接

GND，可激活内部时钟。CLK 脚在任何时候接外部时钟源，都会关闭内部时钟，此时器件会一直工作在

外部时钟模式，此种情况下，只有重新上电或复位，器件才会更改时钟工作模式。

调制器

  芯片内部集成了 3 阶调制器，输出 PCM 码流到数字滤波器，调制器的时钟速率设置如下：

数字滤波器

  芯片内部集成一个可编程的 FIR 数字滤波器，下表显示在 4.096MHz 外部时钟下的滤波特性。

内部参考电压

  芯片内部集成了一个 2.048V 低温漂电压基准，电压基准输出 VREFOUT 和 VREFCOM 端需接

2.2μF~47μF 电容，较大电容噪声滤波效果较好，但是基准启动时间也较大。出于稳定性考虑，

VREFCOM 需要有小于 10Ω 的 AC 通路到 AVSS。下图列出基准启动时间和外围电容关系。

激励电流输出

  对于 RTD 应用，MS5047T、MS5048T、MS5048N 内部集成了两路匹配的激励电流源(IDACs)。对于三

线 RTD 应用，匹配电流源可以消除线电阻误差影响，输出电流源可以配置为 50μA、100μA、250μA、

500μA、750μA、1000μA、1500μA。

传感器检测

  通过内部寄存器可以配置 Burnout 电流（0.5μA、2μA、10μA）来检测外接传感器的失效，当传感

器处于断路状态，内部 Burnout 电流源把正输入端拉到 AVDD，负输入端拉到 AVSS，导致满幅转换输

出，这样会指示传感器过载或没有参考电压，而接近 0V 的转换输出指示可能是传感器短路。

偏置电压产生器

  对于无偏置的热电偶应用，芯片内部集成了偏置电压产生器，电压为模拟电源电压的中间电平。

对于不同电容的传感器，偏置电压建立时间不同，如下表所示。当偏置电压应用于多个通道时，可导

致应用的通道内部短路，所以必须限制流过器件的电流。

数字通用 IO

  通过寄存器可以控制模拟输入复用端口的属性，可配置成模拟输入或 GPIO，寄存器 IOCFG 控制是

否作为数字 IO，寄存器 IODIR 控制数字端口的输入输出特性，IODAT 控制数字输入输出的具体数据类

型。

电源电压检测

  芯片内部集成检测数字和模拟电源电压，检测结果是 1/4 的电源电压。

外部参考电压检测

  芯片内部集成外部参考电压检测功能，检测结果是 1/4 的实际外部参考电压。检测外部参考电压

时，必须使能内部集成基准电压。

环境温度检测

  芯片内部集成环境温度检测功能，当打开温度检测功能时，两个二极管的阳极连到模拟输入，在

室温下，二极管输入差压为 110mV，温漂为 375μV/°C。

上电

  芯片上电过程中，内部上电复位电路产生一个复位脉冲，可复位全部数字电路，复位时间为 2 16个

系统时钟周期。复位过程中 SPI 接口不能操作。建议上电后执行一次复位操作。

复位

  当RESET 脚变低时，触发芯片内部复位，所有寄存器复位到默认值。当系统时钟为 4.096MHz，

RESET 脚上升沿到来后，芯片会在 2ms 后退出复位状态。芯片复位也可通过设置 RESET 指令执行。

掉电

  芯片使用 SLEEP 指令或把 START 置低，进入掉电模式。

转换控制

  芯片通过 START 的上升沿，可精确控制转换周期的开始，转换完成后芯片内部 DRDY 置低。当寄存器 IDAC0 中

DRDY MODE 位值 1 时，输出 DOUT/ DRDY 在转换完成后置低。转换完成后且START 为低电平，芯片自动进入

掉电模式，当下一个 START 上升沿到来后，内部模拟电路需要 32 个fmod时钟周期的建立时间。

  当 START 为高电平时，芯片会连续转换。

  芯片转换也可通过 SPI 指令来执行，使用 WAKEUP 指令可唤醒一次转换过程，当使用指令控制时，

START 必须置高。另外。发送 SYNC 指令，可立刻开始一个新的转换过程。对寄存器 MUX0、VBIAS、

MUX1 和 SYS0 任意一个寄存器写操作，都会复位数字滤波器，相应的也会重新启动一次转换。

单周期建立

  对于所有的增益和转换率设置，MS5046T/MS5047T/MS5048T/MS5048N 可以完成单周期建立。在

转换率为 2kSPS 时，改变配置寄存器需要使用 WREG 指令，SCLK 时钟周期不能超过 520ns，相邻两个寄

存器字节不能超过 4.2μs，另外，当开始对四个地址寄存器进行多个写操作后，需等待至少 64 个系统

时钟周期，才能做其他写指令。

数字滤波器复位操作

  当芯片执行下列操作时，会复位数字滤波器：发送 RESET 指令、对 MUX0、VBIAS、MUX1、SYS0 四

个寄存器进行写操作、发送 SYNC 指令和 START 脚出现上升沿。

校准

  转换结果输出前要进行失调校准和增益校准，ADC 转换结果首先减去零点校准值（存在 OFC 寄存

器），后乘以增益校准系数。

校准指令

  芯片提供三种校准指令：系统增益校准、系统失调校准和失调自校准。

系统失调和自失调校准

  系统失调校准可以校准芯片内部和外部的失调误差，系统失调校准可以通过发送 SYSOCAL 指令来

触发。失调自校准可以通过发送 SELFOCAL 指令来触发，在失调自校准期间，配置的输入通道和外部电

路断开，在芯片内部短接到电源电压的中间值，转换完成后更新 OFC 寄存器。

系统增益校准

  系统增益校准信号通路上的增益误差，可通过发送 SYSGCAL 指令来激活。

校准时间

  校准激活后，芯片会进行 16 次相应的转换，并把转换结果求平均后计算校准值，这可以提高校准

精度。校准所需时间如下：

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SPI 复位

  可通过将 CS 引脚拉高，仅复位串行接口而不复位寄存器和数字滤波器。将 RESET 引脚置低，可复

位串行接口以及所有数字功能模块，并开启一次新的转换。

  当 CS 一直保持低电平时，必须以完整的 8 位作为一个字节写入寄存器，否则会导致 SPI 通信异常，

芯片将无法识别指令。若 SPI 空闲时间超过 64 个转换周期，将会重置接口。

掉电模式下的 SPI 通信

  当 START 引脚为低或者芯片处于掉电模式，只能发送 RDATA、RDATAC、SDTAC、WAKEUP 和 NOP 指

令。RDATA 指令可用于重复读取上一次转换结果。

数据结构

  芯片输出数据格式为 16 位二进制补码。LSB 计算公式为：

指令

  可通过 13 个指令来控制芯片。其中对于芯片寄存器数据的读写指令（RREG 和 WREG），需要额

外的字节作为指令的一部分。NOP 指令可用于仅读出芯片数据，同时不发送其他指令。

1. n = 读写寄存器数 - 1；

2. r = 寄存器地址；

3. x = 任意值;

WAKEUP(0000 000x)

  在执行 SLEEP 指令后，可通过 WAKEUP 指令使芯片上电。执行 WAKEUP 指令后，芯片将在 SCLK 的

第 8 个下降沿开始上电。

SLEEP(0000 001x)

  发送 SLEEP 指令后，芯片完成当前转换后，进入掉电模式。注意该指令不会关断内部参考电压。

  在 SLEEP 指令后，发送 WAKEUP 指令，芯片会执行单次转换。

  WAKEUP 和 SLEEP 指令等效于芯片的 START 引脚的控制效果。

  如果 START 引脚为低电平，WAKEUP 指令无效。当 SLEEP 指令生效时， CS 必须保持低电平。

SYNC(0000 010x)

  SYNC 指令会复位 ADC 数字滤波器。通过发送 SYNC 指令，可以同步连接到同一 SPI 总线的多个设

备。

RESET(0000 011x)

  复位指令可复位所有寄存器和数字滤波器。该指令等效于 RESET 引脚。但是 RESET 指令无法复位

串行接口。可以先用 CS 引脚复位串行接口，然后发送 RESET 指令来复位芯片。RESET 指令与硬件复位

类似，当系统时钟频率为 4.096MHz 时，需要 2ms 来完成复位。因此，在发送 RESET 指令后，必须等待

2ms 后，才能再次开始 SPI 通信。

READ_DATA(0001 001x)

  READ_DATA 指令可载入最近一次转换结果至输出寄存器。在 READ_DATAC 模式下，该指令也能生

效。

  当多次读取转换结果时，可以在读取上一次转换结果时，在最后 8 个时钟发送该指令。

READ_DATAC(0001 010x)

  READ_DATAC 指令使能连续读取数据模式。该模式为上电复位后的默认模式。在连续读取数据模式

下，新的转换结果将自动加载到 DOUT 上。当 DRDY 变低后，可通过发送 16 个 SCLK，从芯片读取转换

结果。READ_DATAC 指令必须在 DRDY 变低后发送，并在下一次 DRDY 变低时生效。

  确保在 DRDY 回到低电平前，完成数据读取（转换结果或者寄存器回读），否则数据将会丢失。

STOP_DATAC(0001 011x)

  STOP_DATAC 指令停止连续读取数据模式。在停止连续读取数据模式下，当 DRDY 变低时，转换结

果将不会自动加载到 DOUT 上。在此模式下，新的 ADC 转换完成不会中断芯片的读取，可使用

READ_DATA 指令来获取转换结果。STOP_DATAC 指令在下一次 DRDY 变低时生效。

READ_REG(0010 rrrr, 0000 nnnn)

  通过 READ_REG 指令，可读取 15 组寄存器的数据。读取的寄存器的数量等于指令第二字节数+1。

如果待读取数超过剩余寄存器数，地址将会回到初始位置。READ_REG 指令的两字节结构如下：

1. 第一指令字节：0010 rrrr，其中 rrrr 是第一个读取的寄存器地址；

2. 第二指令字节：0000 nnnn，其中 nnnn = 待读取寄存器数-1。

WRITE_REG(0100 rrrr, 0000 nnnn)

  通过 WRITE_REG 指令，可对 15 组寄存器写入数据。写入的寄存器的数量等于指令第二字节数+1。

WRITE_REG 指令两字节结构如下：

1.第一指令字节：0100 rrrr，其中 rrrr 是第一个写入的寄存器地址；

2.第二指令字节：0000 nnnn，其中 nnnn = 待写入寄存器数-1。

SYS_OFFSETCAL(0110 0000)

  SYS_OFFSETCAL 指令启动系统失调校准。当系统失调校准时，模拟输入必须外部短接至输入共模

范围内的电压。模拟输入应该接近(AVDD + AVSS) / 2。当该指令完成后，OFC 寄存器会自动更新。 

SYS_GAINCAL(0110 0001)

  SYS_GAINCAL 指令启动系统增益校准。当系统增益校准时，模拟输入必须设置为满幅。当该指令

完成后，FSC 寄存器会自动更新。

SELF_OFFSETCAL(0110 0010)

  SELF_OFFSETCAL 指令启动系统失调校准。当系统失调校准时，芯片内部将模拟输入短接至中间电

源并执行校准。当该指令完成后，OFC 寄存器会自动更新。

NOP(1111 1111)

  空操作指令。

  RESTRICTED

禁止发送该指令至芯片

寄存器地址图

MS5046T 寄存器地址图

BCS：Burnout 电流源寄存器

地址=00h；复位值=01h

VBIAS：偏置电压寄存器

地址=01h；复位值=01h

MUX：多功能控制寄存器

地址=02h；复位值=x0h

增益校准值为无符号二进制格式，当值为 400000h 时系数为 1.0。请注意，虽然增益校准寄存器可

以校准大于 1 的增益误差（如下表所示），但仍应避免模拟输入超量程。

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

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  增益校准值为无符号二进制格式，当值为 400000h 时系数为 1.0。请注意，虽然增益校准寄存器可

以校准大于 1 的增益误差（如下表所示），但仍应避免模拟输入超量程。

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典型应用图

下图是 MS5048T/ MS5048N 用作热电偶测量应用的示意图。

封装外形图

TSSOP16

——爱研究芯片的小王

审核编辑 黄宇