Easy Drive? ADC 簡(jiǎn)化高阻抗傳感器的測(cè)量

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(lái)直接測(cè)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(hào)調(diào)理電路。LTC2484增量累加轉(zhuǎn)換器系列通過(guò)平衡輸入電流解決了這個(gè)問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了信號(hào)調(diào)理電路或者不再需要這種電路。增量累加 ADC 的常見(jiàn)應(yīng)用是熱敏電阻器測(cè)量。圖 1 顯示了直接測(cè)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(guò)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(cè)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(wú)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(jiǎn)化配線。如果這個(gè)電路使用時(shí)沒(méi)有緩沖，那么不斷變化的共模電壓導(dǎo)致在所測(cè)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(kāi)環(huán)增益為 100,000，但是其 2kHz 帶寬使該器件不適合驅(qū)動(dòng)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(kù)，從而解決了這個(gè)問(wèn)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(huì)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(guò)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(jí)，噪聲為 600nVRMS