AD7794在高精度低功耗測量裝置中的應用

　　其中，MSP430F1611是一款超低功耗混合信號處理器，共有一種活動模式(AM)和五種低功耗模式(LPM0～LPM4)。在待機方式下，其耗電為0．7uA；在節(jié)電方式下，最低可達0．1uA。AD7794與MSP430F1611的連接十分靈活。下面霞點描述典型的傳感器及調理電路的設計，如圖3所示。其中AD7794有三套(參考電壓和被測電壓)六路差分輸入端，該電路可任選一套接入。

圖3 AD7794輸入電路設計

整個電路主要由傳感器電橋與信號調理電路組成，傳感器以差分方式輸m信號，即通過輸出正和輸出負兩端的電壓差值來表示。當被測非電鼉發(fā)生變化時，會引起傳感器的電阻值發(fā)生變化，而此變化會線性的反應在R7和R9左端的電位差(電壓)上，通過采集這個電位的差值信號就可以計算被測量及其變化。模擬的傳感器信號通過AD7794一AIN+和AD7794_AIN一差分端口送到AD7794進行數模轉換。在實際使用的過程中，有可能輸入的模擬信號電J丘受到干擾而有較大范圍的波動，如果直接將傳感器上的信號接入到AD，則在極端情況下，如瞬態(tài)靜電高壓，就有可能造成對AD7794永久性的損壞。因此，電路中采用二極管D1、D2、D3和D4使輸入信號被鉗制在一個安全的范圍之內，從而起到過壓(包括正和負)保護的作用。電阻R7、R8、R9和R10作為限流電阻使用(其阻值對于信號而言幾乎沒有影響)，進一步保護了后級電路。cl和C2能有效地濾除進入電路的射頻干擾，對靠近電臺的地區(qū)使用特別有效。

　　AD7794的參考電壓可取自內部，也可取A于外部。但是當測量外部電橋信號時，使用外部參考電壓比較有效，所以在本電路中使用了外部參考。當使用AD7794在測量微小信號的時候．就會用到片內低噪聲儀表放大器，這樣可以有效地降低外部噪聲的干擾，比如說，當內部放大器的增益為64時，所引入的噪聲典型有效值只有40nV。但是當運放的增益大于等于4的時候，其共模電壓不能夠太低，否則會使運放的特性變壞。根據需要，當AD7794工作與斬波模式時，輸入共模電壓((AD7794 )+( 一))必須大于． ，這樣才_AIN+ AD7794 AIN ／2 0 5V能保證輸入信號的動態(tài)范隔；并且，當使用內部放大器時，如果所使用的外部參考電壓VREF接近模擬電源AVDD時，則實際輸入的模擬信號值不能超過(Vr。lgain)的90％，否則AD在輸入信號的高低兩端的線性度會變差。為了很好的解決這個問題，在本電路中使用了R6和R12，這樣可以使AD7794的參考電壓AD7794．REF+和AD7794 REF一不至于接近模擬電源的極限電壓。整個電路采用橋式輸入，這樣，在外接電源在小范圍內有波動的時候，可以保證實際加入到放大器的差值電壓和輸入的參考電壓不受外界的影響。

　　AD7794采用偏移二進制編碼，當使用單極性信號時(Ain+ - Ain > 0)，其輸入電壓與輸出數據的關系為：

　　這個D直接代表了被測量。這里，G為總增益。(REF+ - REF-)為差分參考電壓，(Ain+ - Ain-)為輸入差壓信號。

　　而當使用雙極性信號時(REF>Ain+ - Ain>0如或0>Ain+ - Ain>-REF，輸出特性變?yōu)椋?p>

　　要用外部參考電壓時，由于R5、R7、R11可以忽略，因此有：

　　在理想傳感器中，

R為測量電橋的總電阻，也即橋臂電阻，靜態(tài)時R1=R2=R3=R4=R，為測量時的每臂電阻變化量?？梢?，使用外部參考電壓(同時做為傳感器電壓激勵)時，ADC輸出數據與傳感器變化，即與被測量直接相關，與參考電壓的實際值無關!這就對參考電，愛的穩(wěn)定性要求大大降低了。當然，參考電瓜要符合ADC的量值要求，并且，在一次測量(轉換)中仍然要求不變(短期穩(wěn)定即可)。