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高性能∑-ΔADC-MAX1403的原理及應用

作者: 時間:2012-02-25 來源:網絡 收藏
G-LEFT: 0px; FONT-SIZE: 14px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px 0px 20px; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 2em; LINE-HEIGHT: 24px; PADDING-TOP: 0px">  ●模擬輸入電壓:-0.3V~(V++0.3V);

  ●模擬輸出電壓:-0.3V~(V++0.3V);

  ●參考電壓:-0.3V~(V++0.3V);

  ●所有數字輸出電壓:-0.3V~(VDD+0.3V);

  ●所有其它數字輸入電壓:-0.3V~+6V;

  ●時鐘輸入和時鐘輸出電壓:-0.3V~(VDD+0.3V);

  ●功耗:50mW。

  5 應用電路

  由于具有多種功能,所以在各種寬動態范圍(電子稱和壓力傳感器)和串行接口的單片機系統中頗受歡迎,下面給出幾個主要的應用電路。

  5.1 RTD應用電路

  由 和少量外圍元件組成的3線RTD實用線路如圖3所示。圖中的兩個電流源(200μA)是經過嚴格匹配的,其目的是為了補償3線RTD線路中的誤差。在3線 RTD電路中,如果只作用一個電流源,那么引線電阻將會對系統產生誤差,此時200μA電流通過RL1將產生一個誤差電壓并加到PGA的兩上輸入端(AIN1和AIN2)。如果再使用另一個大小和前一個電流源大小相等的電流源。那么該電流源在RL2也將產生一個誤差電壓,其大小和RL1的誤差電壓大小相同,方向相反,從而可保證AIN1和AIN2輸入端的誤差電壓為零,即不受引線電阻的影響。圖3中的參考電壓是由一個電流源(200μA)在 12.5kΩ電阻的壓降提供的,這樣設置能保證ADC獲得更精確的比率結果。

  4線RTD應用電路如圖4所示。該圖與3線RTD線路唯一的區別是測量輸入端AIN1和AIN2沒有引線電阻產生的誤差電壓。電流源OUT1能夠給RTD提供一個激勵電流,而電流源 OUT2提供的電流,在電阻RREF可產生一個參考電壓供調制器使用。在4線RTD應用電路中,模擬輸入電壓里的RTD溫度誤差是由于RTD電流源溫漂產生的,它可以利用改變參考電壓的方式進行補償,從而使輸入端AIN1和AIN2的誤差電壓達到零。

  5.2 與單片機的接口電路

  由 和單片機68HC11組成的接口實際線路如圖5所示。從圖5中可以看出,該接口電路非常簡單,是花綱單片機I/O口較少的一種。當單片機具有一個硬件 SPI(串行外設接口)時,就能使用三線接口,并與MAX1403直接相連。SPI硬件在SCLK上產生8個脈沖就能在一個引腳上移入數據,而在另一個引腳上移出數據。

  為了獲得最佳效果,可使用一個硬件中斷來監視INT引腳和采集新數據(硬件中斷有效時)。如果硬件中斷無效或中斷執行時間比選擇轉換速率時間長,可使用SYNC位來防止測量時從數據輸出寄存器中讀出數據。

  MAX1403 的另一種接口電路如圖6所示。從圖中看出,該接口電路所耗費的單片機I/O口更少,線路更簡潔。全體單片機的I/O引腳均可與MAX1403接口。如果一個雙向中開漏I/O引腳有效,即可把DOUT和DIN相連,從而進一步降低接口引腳數。要使用MAX1403三線接口,圖中CS引腳必須接地。

  5.3 4~20mA變送器

  由MAX1403 和μC/μP及DAC等電路組成的4~20mA變送器如圖7所示。這是一種低電壓、單電源供電、易與光耦合器接口的變送器,其性能非常良好。變送器從 4~20mA環路中得到功率(能量),從而使變送器電路的電流被限制在4mA。如果把環路電流的容限進一步限制在3.5mA,那么變送器仍然可將環路電流保持在3.25mA,因為MAX1403本身消耗電流為250μA(0.25mA)。

  6 印刷電路板和元件裝接中的問題

  為了使ADC獲得最佳的性能,必須使用模擬地和數字地分開的印刷電路板。在印刷電路板的設計中,特別要注意地線的布置。通常把模擬地和數字地獨立設置在各自電路中,然后把模擬地和連到一點(星號標志)。如果系統中只有一片MAX1403,那么可把該片的AGND和DGND引腳一起連到地平面;如果系統中有多片MAX1403,那么可把多塊芯片的AGND和DGND引腳相連,爾后連到一個公共點,而這個公共點應盡量靠近MAX1403的星形地。 數字地嚴禁設計在芯片下面,因為這樣會把噪聲耦合給芯片,從而影



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