Easy Drive ADC簡化高阻抗傳感器的測量
發(fā)布時(shí)間:2021-01-04 來源:Mark Thoren,ADI 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】增量累加 ADC 憑借高準(zhǔn)確度和很強(qiáng)的抗噪聲性能,非常適合用來直接測量很多類型的傳感器。然而,輸入采樣電流可能壓垮高源阻抗或低帶寬、微功率信號調(diào)理電路。LTC2484增量累加轉(zhuǎn)換器系列通過平衡輸入電流解決了這個(gè)問題,從而簡化了信號調(diào)理電路或者不再需要這種電路。增量累加 ADC 的常見應(yīng)用是熱敏電阻器測量。圖 1 顯示了直接測量高達(dá) 100kΩ的熱敏電阻器時(shí) LTC2484 的連接方式。數(shù)據(jù) I/O 通過標(biāo)準(zhǔn) SPI 接口連接,每個(gè)輸入的采樣電流約為:
其中
或者當(dāng) VREF 為 5V、兩個(gè)輸入都接地時(shí),約為 1.67μA。
圖 1:LTC2484 的連接方式
4-WIRE SPI INTERFACE:4 線 SPI 接口
圖 2 顯示怎樣平衡熱敏電阻器,以便最大限度減小 ADC 輸入電流。如果基準(zhǔn)電阻器 R1 和 R4 是準(zhǔn)確相等的,那么輸入電流為零,不產(chǎn)生誤差。如果基準(zhǔn)電阻器的容限為 1%,那么由于共模電壓的輕微漂移,所測得電阻的最大誤差為 1.6Ω,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基準(zhǔn)電阻器本身 1% 的誤差。這個(gè)解決方案無需放大器,從而非常適合微功率應(yīng)用。
圖 2:位于中間的傳感器
也許需要將傳感器的一端接地,以降低拾取的噪聲,或者如果傳感器在遠(yuǎn)端,則可以簡化配線。如果這個(gè)電路使用時(shí)沒有緩沖,那么不斷變化的共模電壓導(dǎo)致在所測得的電阻中產(chǎn)生 3.5kΩ滿標(biāo)度誤差。
圖 3 顯示了怎樣將功率非常低、帶寬非常小的運(yùn)算放大器連接到 LTC2484。就電源電流為1.5µA 的放大器而言,LT1494 有非常出色的 DC 性能規(guī)格,最大失調(diào)電壓為 150µV,開環(huán)增益為 100,000,但是其 2kHz 帶寬使該器件不適合驅(qū)動常規(guī)增量累加 ADC。增加一個(gè) 1kΩ、0.1µF 濾波器可提供一個(gè)供應(yīng) LTC2484 瞬時(shí)采樣電流的電荷庫,從而解決了這個(gè)問題,同時(shí) 1kΩ電阻器隔離了電容性負(fù)載和 LT1494。不要嘗試用普通的增量累加 ADC 這么做,因?yàn)樵趫D 3 所示電路中,性能規(guī)格與 LTC2484 系列類似的 ADC 之采樣電流會產(chǎn)生 1.4mV 偏移和 0.69mV 滿標(biāo)度誤差。LTC2484 均衡的輸入電流允許通過在 IN– 端放置一個(gè)相同的濾波器,輕松消除這些誤差。
圖 3:接地的、有緩沖的傳感器
圖 4:LTC2484 演示電路板
圖 5:LTC2484 演示軟件屏幕截圖,偏移為微伏級,噪聲為 600nVRMS
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