RX23E-A 24bit ΔΣADC基礎篇(3)應用實例及設計要點

三應用實例及設計要點

3.1 應變片/電阻電橋

1

將PGA增益設置為高增益，例如128倍

由于應變片/電阻電橋的靈敏度較低*1，請將PGA增益設置為128倍，以使輸入參考噪聲最小。

例如RX23E-A 24位ΔΣADC輸入參考噪聲

對于PGA=128 x @7.6SPS：0.029uVrms

對于PGA=16 x @7.6SPS：0.097uVrms

對于PGA=1 x @7.6SPS：0.601uVrms

2

將REF+和橋式傳感器都連接到電源上

由于采用比例測量，ADC輸出不會隨著REF+電壓的變化而變化。

3.2 3線RTD

1

使用IEXC的兩個通道

使用IEXC的兩個通道來消除接線電阻的影響*1。

2

RBUF/使能

使能RBUF以降低輸入偏置電流。

3

確保RBUF空間

通過使用RBUF從電源軌向內至少0.1V來確保RBUF余量。余量電阻器Rhr可以是通用電阻器。

4

確保外部參考輸入為1V或以上。

由于外部參考輸入的規格，需要保證1V或以上。

對于參考電阻Rref，請使用具有較低TCR（電阻溫度系數，例如±5 ppm/℃）的高精度電阻。

3.3 4線RTD

1

使用IEXC

使用IEXC的一個通道

2

RBUF/使能

啟用RBUF以降低輸入偏置電流

3

確保RBUF空間

通過使用RBUF從電源軌向內至少0.1V來確保RBUF余量。余量電阻Rhr可以是通用電阻。

4

確保外部參考輸入為1V或以上。

由于外部參考輸入的規格，需要保證1V或以上。

對于參考電阻Rref，請使用具有較低TCR（例如±5 ppm/℃）的高精度電阻。

3.4 熱電偶

1

使用VBIAS

使用VBIAS并向PGA提供輸入公共電壓VIC = AVCC/2 ≒ 2.5V，以在差分配置中使用 PGA。

2

使用VREF

使用內置VREF作為ΔΣADC的參考電壓。

3

將PGA增益設置為高增益，例如128倍。

由于熱電偶不太敏感，因此將PGA增益設置為128倍，以使輸入參考噪聲最小。

例如熱電偶靈敏度

K熱電偶：約40uV/℃

T熱電偶：約40uV/℃

3.5 電流測量/分流電阻法

1

使用VREF

使用內置VREF作為ΔΣADC的參考電壓。

2

確保PGA余量用于差分配置

盡管PGA可以軌到軌運行，但在電源軌內部至少使用0.1V，因為PGA特性在電源軌附近會惡化。余量電阻Rhr可以是通用電阻。

3

使用高精度電阻

對于參考電阻Rref，請使用滿足精度要求的高精度電阻。

為了提高信噪比，增加參考電阻Rref比增加PGA增益更好。

例如4 ~ 20mA測量

(a) Rref = 56 Ω/PGA = 2 倍 ← (a) 信噪比更好

(b) Rref = 10 Ω/PGA = 8 倍

3.6 光電二極管單端配置

這里介紹光電二極管等輸出微小電流的傳感器的測量示例。

1

使用VREF

使用內置VREF作為ΔΣADC的參考電壓。

2

具有低輸入偏置電流的運算放大器

使用低輸入偏置電流的CMOS輸入型或JFET輸入型運算放大器。

此外，希望使用噪聲盡可能低的運算放大器。

3

相位補償電容和反饋電阻

為了提高SN，最好增大反饋電阻Rf。

為了保證穩定性，請根據反饋電阻Rf的大小添加相位補償電容Cf。

3.7光電二極管差分配置

差分和單端配置的設計點是相同的。

對前面內容進行總結：

首先介紹了ΔΣADC，由于ΔΣADC可以簡化抗混疊濾波器，因此適合高精度測量低頻信號，可以說ΔΣADC比逐次逼近電阻等奈奎斯特采樣型ADC更適合傳感器測量。然而，僅使用ΔΣ ADC并不能實現傳感器測量。傳感器測量需要多種模擬功能。

因此，用于傳感器測量的ΔΣADC集成了傳感器測量所需的各種模擬功能，例如可編程增益放大器（PGA）、參考電壓源（VREF）、激勵電流源（IEXC）、參考緩沖器（RBUF）和偏置電壓源（VBIAS），除了ΔΣADC之外，都集成到一個芯片中。該傳感器電路集成在單個芯片中，只需最少的外部元件即可組裝。ΔΣADC用于傳感器測量的典型應用是應變計/電阻電橋、RTD和熱電偶等。

審核編輯：劉清