MAX1452低成本、高精度传感器信号调理器技术手册

概述
MAX1452是一款高度集成的模拟传感器信号处理器，优化于工业和过程控制中采用阻性元件的传感器。MAX1452具有放大、校准和温度补偿功能，可以逼进传感器所固有的可重复指标。全模拟信号通道在不会在输出信号引入量化噪声，利用集成的16位数模转换器(DAC)实现数字化校正。用16位DAC对信号的偏移量和跨度校准，赋予了传感器产品真正的可互换性。

MAX1452结构包含可编程传感器激励、16级可编程增益放大器(PGA)、768字节(6144位)内部EEPROM、四个16位DAC、一个独立的运算放大器以及内部温度传感器。除偏移量和跨度补偿外，MAX1452还利用偏移温度系数(TC)和跨度温度系数(FSOTC)提供独特的温度补偿，在提供灵活性的同时降低了测试成本。

MAX1452为16引脚SSOP/TSSOP封装和24引脚TQFN封装，工作在商业级、工业级和汽车级温度范围。
数据表：*附件：MAX1452低成本、高精度传感器信号调理器技术手册.pdf

应用

• 加速度传感器
• 湿度传感器
• 压力校准与控制
• 压力传感器
• 阻性传感器
• 应变仪
• 变送器与发送器

特性

• 单芯片、集成模拟信号通路缩短高精度传感器完备方案的设计时间且节省空间
  • 具有放大、校准和温度补偿功能
  • 全模拟信号通路
  • 适用于输出灵敏度从4mV/V至60mV/V的传感器
  • 单引脚数字编程
  • 无需外部调整元件
  • 16位失调和跨距校准分辨率
  • 支持电流桥和电压桥激励
  • 150µs快速阶跃响应
  • 内置独立的运算放大器
• 内置查找表，支持多点校准温度修正，提高系统性能
• Secure-Lock™防止破坏数据
• 2mA低耗流简化4–20mA应用中的电源设计

电特性

典型操作特性

引脚描述

详细说明

MAX1452具备放大、校准和温度补偿功能，从而使传感器的整体性能接近其固有的可重复性。全模拟信号路径可消除输出信号中的量化噪声，同时启用数字控制微调功能，实现16位ADC的偏移和量程校准，使其误差在量程的±0.02%以内。

MAX1452的架构包括一个可编程增益传感器接口、一个16步可编程放大器（PGA）、一个768字节（6144位）内部电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、一个16位DAC、一个未校准的片上放大器以及一个片上温度传感器。MAX1452还提供了独特的温度补偿算法，即偏移温度补偿（TC）和满量程偏移温度补偿（FSOTC），在尽量降低测试成本的同时，提供了极大的灵活性。

用户可以从114个温度点中选择，以补偿其传感器。这为补偿传感器提供了较大的自由度，通过简单的一阶线性校正即可匹配异常的温度曲线。对多达114个独立的16位EEPROM存储位置进行编程，可在 - 40°C至 + 125°C的温度范围内，以1.5°C的增量校正性能。对于具有特征温度特性的传感器，可以使用多个校准点，并结合预设值来定义温度曲线。如果传感器处于不同的温度，MAX1452会使用传感器电桥本身进行额外的温度校正。

单引脚串行数字输入输出（DIO）通信架构，以及与传感器输出信号分时复用的能力，使得MAX1452能够在并行连接的DIO上进行输出传感和校准编程。安全锁功能可防止客户修改传感器系数，确保52字节用户可定义的EEPROM数据在传感器校准后得以保留。安全锁功能还提供了硬件覆盖，使客户能够通过将高电平逻辑信号置于解锁引脚，重新进行校准和重新编程。

MAX1452允许在单一测试站完成校准和传感器验证。一旦在MAX1452中测试了校准系数，客户可以选择请求重新测试，以验证最终产品的性能，作为QA审核的一部分，从而确认单个传感器的测试数据。

MAX1452的低功耗特性，以及集成在传感器内的4 - 20mA输出信号格式，完全由2线电流环供电。用户可通过使用未配置的运算放大器和简单的无源元件，将频率响应从3.2kHz带宽调整到更低的频率。

MAX1452（图1）为传感器信号提供模拟放大路径。它还采用了一种模拟架构，用于一阶温度校正。通过数字控制的模拟路径，对可编程增益放大器（PGA）的偏移和增益进行调整，并改变传感器电桥激励电流，实现非线性温度校正和补偿。

或电压。PGA采用开关电容CMOS技术，输入参考偏移微调范围超过±150mV，增益分辨率约为3μV（16位）。PGA提供的增益值从39V/V到234V/V，共16步。

MAX1452使用四个16位DAC，其校准系数由用户存储在内部768×8 EEPROM（6144位）中。该存储器包含以下信息，以16位字表示：

• 配置寄存器
• 偏移校准系数表
• 偏移温度系数寄存器
• FSO（满量程输出）校准表
• FSO温度误差校正系数寄存器
• 52字节（416位）未分配给客户编程的制造数据（如序列号和日期）

偏移校正

初始偏移校正在信号增益放大器的输入级通过粗略的偏移设置完成。最终的偏移校正通过使用一个包含176个16位条目的温度索引查找表来实现。片上温度传感器提供独特的16位偏移校正值，在 - 40°C至 + 125°C范围内，分度约为1.5°C。每隔一毫秒，片上温度传感器提供索引值，该值进入EEPROM中的查找表，结果值被传输到偏移DAC寄存器。得到的电压用于馈入求和节点，以补偿PGA输出处的传感器偏移，分辨率为±76μV（±0.0019% FSO）。如果偏移温度补偿（TC）DAC设置为零，那么最大温度误差相当于传感器每一度温度漂移。偏移DAC在每1.5°C对传感器进行校正。温度索引边界在规定的绝对最大额定值范围之外。最小索引值为00hex，对应约 - 69°C。此值以下的所有温度输出系数值均为索引值00hex。最大索引值为AFhex，是查找表中的最高条目。此值以上的所有温度输出系数值均为最高查找表索引值。不会产生索引环绕误差。

满量程输出（FSO）校正

有两个功能模块控制FSO增益校准。首先，通过数字方式选择PGA增益来粗略设置FSO。其次，FSO DAC根据EEPROM中温度索引查找表的数字输入设置传感器电桥电流或电压参考。FSO校正通过使用一个包含176个16位条目的温度索引查找表来实现。片上温度传感器为FSO微调值提供独特的方法，在 - 40°C至 + 125°C范围内，分度为1.5°C。温度表在规定的绝对最大额定值范围之外进行索引。最小索引值为00hex，对应约 - 69°C。此值以下的所有温度系数值均为索引值00hex。最大索引值为AFhex，是查找表中的最高条目。此值以上的所有温度系数值均为最高查找表索引值。不会产生索引环绕误差。