使用MAX1464信号调理器在传感器中产生比例电流激励

MAX1464可轻松配置为传感器产生恒流激励，与电阻传感器应用的电源电压成比例。利用具有高温度系数 TCR 的传感元件的应用，例如压阻电桥、RTD 等，通常采用恒流激励来实现。本应用笔记建议采用简单的阻性网络，为传感器激励提供比率电流源。

使用具有高温度系数TCR的传感元件的应用，如压阻电桥、RTD等，通常通过恒流激励来实现。MAX1464可轻松配置为产生恒定电流，与电源电压成比例，适用于阻性传感器应用。本应用笔记建议使用一个简单的阻性网络来提供比率式电流源。为了减少外部元件，可以使用MAX1464内部的非专用运算放大器。

MAX1464为高度集成的可编程传感器信号调理器，具有两个输入/输出通道和16位分辨率，提供信号放大、校准、线性化和温度补偿。MAX1464支持模拟或数字输出选择，包括4–20mA、0.5V至4.5V比例和PWM。

当今的许多传感器应用都使用传感元件，例如压阻式传感器，具有非常高的电阻温度系数（TCR）和灵敏度（TCS）。这两个系数通常具有可比的值，但符号相反。为了最大限度地降低整体温度依赖性并提高传感元件的性能，传感元件通常以恒流驱动。MAX1464可配置为为这些应用产生恒定电流。图1显示了一个简单的电阻电路，该电路产生恒流IB，用于激励传感元件RB。适用于图1电路的公式如下。图2显示了VDD的4.5V至5.5V比例电流。

图1.恒流源电路，用于MAX1464应用。

图2.激励电流与VDD成比例。

选择图1中的电阻R1和R2值时，必须确保从VDD线路获取的电流（IR1）不会使电源过载，也不会损害VDD线路为MAX1464信号调理器供电的源极能力。

通过电阻R3的电流IR3等于V3/R3，该电流的唯一来源是op_amp LG。由于电压V2与R1和R2电阻的比例成正比，只要R1和R2具有相同的TCR，电压V2（以及V3，V2 = V3）将与环境温度无关。但是，由于R3的TCR，当前的IR3会随着温度而变化。由于IB = IR3，电压VB也会受到R3的TCR的影响。为了尽量减少R3对传感器温度性能的影响，必须使用TCR尽可能小的电阻。此外，由于传感器输入阻抗的TCR，VB也会随温度而变化。典型的压阻式换能器的TCR约为3000 PPM，占VB随温度变化的大部分。在MAX1464的典型应用中，这不是问题，因为所有温度误差将集中在一起，并通过补偿算法进行校正。

 

方程：	IB = IR3	(1)
	VB = IB × RB	(2)
	其中RB是传感器的输入阻抗
	IR3 = V3/R3	(3)
	V3 = V2 = VDD × R2/（R2 + R1）	(4)
	IR1 = VDD/（R1 + R2）	(5)

 

选择应用参数时，选择激励电流IB，以便在所有温度条件下（VB+V3）

例：

当VDD=5V时，以下元件值将产生0.455mA电流用于传感器激励，并且当VDD范围为4.5V至5.5V时，与VDD保持比例：

R1 = 10.0kΩ;R2 = 1.0kΩ;R3 = 1.0kΩ

将这些值应用于方程，得到V2 = 0.455V和V3 = 0.455V。等式3和1显示电桥电流为IB = 0.455mA。公式5显示VDD电源不会过度负载IR1 = 0.455mA。此外，对于电桥阻抗为5kΩ的传感器，将产生VB = 2.27V的电桥电压。
 

在传感器应用中，传感器和信号调理器处于不同的温度，传感器桥电压VB可以连接到MAX1464输入通道之一，并用作传感器温度指示器，前提是电阻R3的TCR已知或可以忽略不计。

在下面建议的电路中，LG代表MAX1464输出通道之一的内部“大”运算放大器。在实际应用中，可以使用输出通道或外部运算放大器的未使用的“大”或“小”内部运算放大器。

审核编辑：郭婷