RX23E-A 24bit ΔΣADC基础篇(3)应用实例及设计要点

三 应用实例及设计要点

3.1 应变片/电阻电桥

1

将PGA增益设置为高增益，例如128倍

由于应变片/电阻电桥的灵敏度较低*1，请将PGA增益设置为128倍，以使输入参考噪声最小。

例如RX23E-A 24位ΔΣADC输入参考噪声

对于PGA=128 x @7.6SPS：0.029uVrms

对于PGA=16 x @7.6SPS：0.097uVrms

对于PGA=1 x @7.6SPS：0.601uVrms

2

将REF+和桥式传感器都连接到电源上

由于采用比例测量，ADC输出不会随着REF+电压的变化而变化。

3.2 3线RTD

1

使用IEXC的两个通道

使用IEXC的两个通道来消除接线电阻的影响*1。

2

RBUF/使能

使能RBUF以降低输入偏置电流。

3

确保RBUF空间

通过使用RBUF从电源轨向内至少0.1V来确保RBUF余量。余量电阻器Rhr可以是通用电阻器。

4

确保外部参考输入为1V或以上。

由于外部参考输入的规格，需要保证1V或以上。

对于参考电阻Rref，请使用具有较低TCR（电阻温度系数，例如±5 ppm/℃）的高精度电阻。

3.3 4线RTD

1

使用IEXC

使用IEXC的一个通道

2

RBUF/使能

启用RBUF以降低输入偏置电流

3

确保RBUF空间

通过使用RBUF从电源轨向内至少0.1V来确保RBUF余量。余量电阻Rhr可以是通用电阻。

4

确保外部参考输入为1V或以上。

由于外部参考输入的规格，需要保证1V或以上。

对于参考电阻Rref，请使用具有较低TCR（例如±5 ppm/℃）的高精度电阻。

3.4 热电偶

1

使用VBIAS

使用VBIAS并向PGA提供输入公共电压VIC = AVCC/2 ≒ 2.5V，以在差分配置中使用 PGA。

2

使用VREF

使用内置VREF作为ΔΣADC的参考电压。

3

将PGA增益设置为高增益，例如128倍。

由于热电偶不太敏感，因此将PGA增益设置为128倍，以使输入参考噪声最小。

例如热电偶灵敏度

K热电偶：约40uV/℃

T热电偶：约40uV/℃

3.5 电流测量/分流电阻法

1

使用VREF

使用内置VREF作为ΔΣADC的参考电压。

2

确保PGA余量用于差分配置

尽管PGA可以轨到轨运行，但在电源轨内部至少使用0.1V，因为PGA特性在电源轨附近会恶化。余量电阻Rhr可以是通用电阻。

3

使用高精度电阻

对于参考电阻Rref，请使用满足精度要求的高精度电阻。

为了提高信噪比，增加参考电阻Rref比增加PGA增益更好。

例如4 ~ 20mA测量

(a) Rref = 56 Ω/PGA = 2 倍 ← (a) 信噪比更好

(b) Rref = 10 Ω/PGA = 8 倍

3.6 光电二极管单端配置

这里介绍光电二极管等输出微小电流的传感器的测量示例。

1

使用VREF

使用内置VREF作为ΔΣADC的参考电压。

2

具有低输入偏置电流的运算放大器

使用低输入偏置电流的CMOS输入型或JFET输入型运算放大器。

此外，希望使用噪声尽可能低的运算放大器。

3

相位补偿电容和反馈电阻

为了提高SN，最好增大反馈电阻Rf。

为了保证稳定性，请根据反馈电阻Rf的大小添加相位补偿电容Cf。

3.7光电二极管差分配置

差分和单端配置的设计点是相同的。

对前面内容进行总结：

首先介绍了ΔΣADC，由于ΔΣADC可以简化抗混叠滤波器，因此适合高精度测量低频信号，可以说ΔΣADC比逐次逼近电阻等奈奎斯特采样型ADC更适合传感器测量。然而，仅使用ΔΣ ADC并不能实现传感器测量。传感器测量需要多种模拟功能。

因此，用于传感器测量的ΔΣADC集成了传感器测量所需的各种模拟功能，例如可编程增益放大器（PGA）、参考电压源（VREF）、激励电流源（IEXC）、参考缓冲器（RBUF）和偏置电压源（VBIAS），除了ΔΣADC之外，都集成到一个芯片中。该传感器电路集成在单个芯片中，只需最少的外部元件即可组装。ΔΣADC用于传感器测量的典型应用是应变计/电阻电桥、RTD和热电偶等。

审核编辑：刘清