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基于MS3110的微小电容读取电路设计

2015-08-17 23:44:55      点击次数:
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电荷积分电路中的积分电容CF容值也可以通过寄存器中CF(9:0)来设置,CF参数真值表如表3,同样该参数的选择也将影响到芯片的测量范围。
MS3110的低通滤波器模块的通频频率通过CSELET(3:0)来设置,CSELET参数真值表如表4,滤波频率可选0.5 kHz~8 kHz,此参数的选择将决定芯片的工作频率。
它的具体设置如下:芯片的运算放大器模块有两个参数需要设置,分别是放大系数与偏移电压补偿。放大系数由GAINSEL来设置,当GAINSEL=0时,放大增益为2;当GAINSEL=1时,放大增益为4。偏移电压补偿由SOFF参数来设置,该参数的选择一般由被测变量来决定。当被测变量为单变量时,SOFF=1,这时补偿电压为0.5 VDC;当被测变量为差分变量时,SOFF=0,这时补偿电压为2.25 VDC。
另外,如图2所示,MS3110的一些基本工作参数如:V2P25引脚的电压修正由T(3:0)寄存位来设置,该引脚的2.25 VDC输入电压作为芯片工作的参考电压,在所有应用当中必须保持在-10 mV~+10 mV的误差范围内,在一般的使用当中,T(3:0)只需设置为[1,0,0,0],此时表示对V2P25引脚的输入电压无修正。
其他的几个参数:工作电流修正、工作振荡器修正以及输出运算放大器的直流电压偏移量修正分别设置R(2:0)、D(2:0)、OFF(4:0)这几个参数,使MS3110芯片能够满足更多的工作环境。一般情况下,都设置为Nominal,即R(2:0)=[1,0,0],D(2:0)=[1,0,0],OFF(4:0)=[1,0,0,0,0]。
1.3 参数的写入
参数按照设计需求设定完毕后,需要写入芯片的寄存器中,数据由SDATA口以串行通讯的形式写入,通讯时钟周期要求为2 μs,需要写入的数据为60 bit。MS3110芯片的内部寄存器数据分布以及串行数据的写入顺序要求见表5。

电源模块必须要做好整流和稳压设计, 特别是为V2P25提供2.25 V电压的电源一定要保持波动范围在-10 mV~+10 mV以内。上位机使用普通的微机即可,当单片机采集到数据以后,以串口通讯的方式将数据上传给上位机得到实时显示和保存。
2.2 软件设计
软件方面,单片机初始化需要使用单片机的定时器来产生一个周期2 ?滋s的时钟信号用作与MS3110芯片通讯,完成对芯片的初始化,开始采样后,单片机负责将采样到的插件电感生产厂数据传送给上位机,直到采样结束,上位机将接收到的数据进行显示和存储。图4为其程序设计流程图。

MS3110芯片将电荷积分电路、滤波电路以及放大电路集成在一起,而其又不要求复杂的外部电路,大大降低了测量电路的噪声。配合对内部的诸多参数寄存器的设置,也可以满足许多场合的电容值读取需要。本文对该芯片的引脚和内部寄存器设置进行了详细介绍,该芯片在MEMS电容传感器的设计中具有更广泛的应用前景。
参考文献
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