Σ-Δ ADC應(yīng)用簡(jiǎn)介

可以利用類(lèi)似方法進(jìn)行差分輸入設(shè)計(jì)。

為保持高精度電阻分壓比和正確的旁路特性，應(yīng)選取低溫度系數(shù)、精度為1%甚至更好的金屬薄膜電阻。電容應(yīng)選取高精度陶瓷電容或薄膜電容。最好選擇信譽(yù)較好的供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)這些元件，例如Panasonic®、Rohm®、Vishay®、Kemet®和AVX®等。

MAX11040EVKIT提供了一個(gè)全功能、8通道DAS系統(tǒng)，評(píng)估板能夠幫助設(shè)計(jì)人員加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，例如，驗(yàn)證圖2中所推薦的原理圖方案。

圖3. 基于MAX11040EVKIT的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)框圖，需要兩個(gè)精密儀表對(duì)測(cè)量通道進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn)。測(cè)量結(jié)果可以通過(guò)USB發(fā)送到PC機(jī)，然后轉(zhuǎn)換成Excel®文件作進(jìn)一步處理。

函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的±5V信號(hào)連接到MAX11040的通道2，而另一函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的±10V信號(hào)連接到MAX11040的輸入通道1。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R1/R2和R3/R4對(duì)±5V或±10V輸入進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其接近ADC的滿量程范圍(FSR = ±2.2VP-P)。

電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R1和R2的取值以及旁路電容C1和C2的取值如表2所示，均由式1計(jì)算得到，接近最佳的輸入動(dòng)態(tài)范圍(約±2.10VP-P)。該動(dòng)態(tài)范圍限制在0.05%相當(dāng)高的精度范圍，非常適合MAX11040。有關(guān)精度指標(biāo)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考MAX11040數(shù)據(jù)資料。

表2. 圖3中的電阻和旁路電容計(jì)算 VTR

±VP-PRTR

(Ω)R1

(Ω)R2

(Ω)RIN

(Ω)C3

(µF)f

(Hz)VIN

±VP-PVADC

(VRMS)Calibration

factor-KCALCalibration

factor error (%)

Calculations for nominal VTR and standard components (nominal) values

105033209091300000.1502.112681.49394.733010.70

550249018201300000.1502.070261.463952.415160.99

Measured values for VTR, VIN, VINRMS with real components values and tolerances used in the experiment

9.86350 ± 10%3320 ± 1%909 ± 1%130000 ± 15%0.1 ± 10%502.098721.4838994.6999120

4.93250 ± 10%2490 ± 1%1820 ± 1%130000 ± 15%0.1 ± 10%502.061511.458332.39140

050 ± 10%2490 ± 1%1820 ± 1%130000 ± 15%0.1 ± 10%5000.00048NANA

表2列出的計(jì)算值均來(lái)自式1的計(jì)算結(jié)果和圖3定義的精確測(cè)量。表格頂部給出了式1在標(biāo)稱(chēng)輸入電壓下的理論計(jì)算結(jié)果，選擇標(biāo)準(zhǔn)的分立元件。表2底部給出了演示系統(tǒng)中實(shí)際測(cè)量的元件值以及測(cè)試誤差，同時(shí)還給出了用于FSR校準(zhǔn)和計(jì)算得到的KCAL系數(shù)，計(jì)算公式如下：

校準(zhǔn)系數(shù)KCAL按照式2計(jì)算：

KCAL = VTRMAX/(VADCMAX - VADC0)(式2)

式中：

VTRMAX是輸入最大值，分別代表±5V或±10V輸入信號(hào)。

VADCMAX是測(cè)量、處理后的ADC值，MAX11040評(píng)估板設(shè)置與圖3相同，輸入信號(hào)設(shè)置為VTRMAX。

VADC0是測(cè)量、處理后的ADC值，MAX11040評(píng)估板設(shè)置與圖3相同，輸入信號(hào)設(shè)置為VIN = 0 (系統(tǒng)零失調(diào)測(cè)量)。

KCAL (本實(shí)驗(yàn)中)是針對(duì)特別通道的校準(zhǔn)系數(shù)，根據(jù)VADC計(jì)算輸入信號(hào)VTR。

KCAL誤差計(jì)算顯示只基于標(biāo)稱(chēng)值的KCAL“理論值”可能與基于實(shí)際測(cè)量值計(jì)算的KCAL之間存在1%左右的誤差。