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Easy Drive ADC 简化高阻抗传感器的测量2021年01月07日

Mark Thoren
ADI公司 Power by Linear
科学专家

增量累加ADC凭借高准确度和很强的抗噪声性能,非常适合用来直接测量很多类型的传感器。然而,输入采样电流可能压垮高源阻抗或低带宽、微功率信号调理电路。LTC2484增量累加转换器系列通过平衡输入电流解决了这个问题,从而简化了信号调理电路或者不再需要这种电路。增量累加ADC的常见应用是热敏电阻器测量。图1显示了直接测量高达100kΩ的热敏电阻器时LTC2484的连接方式。数据I/O通过标准SPI接口连接,每个输入的采样电流约为:

其中,


或者当VREF为5V、两个输入都接地时,约为1.67μA。


图 1:LTC2484 的连接方式


图2显示怎样平衡热敏电阻器,以便最大限度减小ADC输入电流。如果基准电阻器R1和R4是准确相等的,那么输入电流为零,不产生误差。如果基准电阻器的容限为1%,那么由于共模电压的轻微漂移,所测得电阻的最大误差为1.6Ω,远远小于基准电阻器本身1%的误差。这个解决方案无需放大器,从而非常适合微功率应用。


图 2:位于中间的传感器


也许需要将传感器的一端接地,以降低拾取的噪声,或者如果传感器在远端,则可以简化配线。如果这个电路使用时没有缓冲,那么不断变化的共模电压导致在所测得的电阻中产生3.5kΩ满标度误差。

图3显示了怎样将功率低、带宽小的运算放大器连接到LTC2484。就电源电流为1.5µA的放大器而言,LT1494有非常出色的DC性能规格,最大失调电压为150µV,开环增益为100,000,但是,其2kHz带宽使该器件不适合驱动常规增量累加ADC。增加一个1kΩ、0.1µF滤波器可提供一个供应LTC2484瞬时采样电流的电荷库,从而解决了这个问题。同时,1kΩ电阻器隔离了电容性负载和LT1494。不要尝试用普通的增量累加ADC,因为在图3所示电路中,性能规格与LTC2484系列类似的ADC采样电流会产生1.4mV偏移和0.69mV满标度误差。LTC2484均衡的输入电流允许通过在IN–端放置一个相同的滤波器,轻松消除这些误差。


图 3:接地的、有缓冲的传感器



图 4:LTC2484 演示电路板



图5:LTC2484 演示软件屏幕截图,偏移为微伏级,噪声为 600nVRMS

 

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