高輸入阻抗的軌至軌測量系統的電路實(shí)現

關(guān)鍵字：高輸入阻抗 軌至軌測量

基于模數轉換器(ADC)的精確測量系統的兩個(gè)非常理想的特征是輸入阻抗高、輸入范圍寬。本文描述的電路能實(shí)現這些性能，它具有輸入阻抗超高，輸入范圍比電源軌高300mV的特性。

這個(gè)示例電路將一種熱耦和電阻溫度傳感器(RTD)連接到軌至軌、高輸入阻抗ADC簡(jiǎn)化了精準測量>LTC2449高性能Δ-ΣADC上(圖1)。熱耦輸出的變化很小(每℃為幾十毫伏)，而且如果熱耦結的溫度比連接熱耦到PCB走線(xiàn)的“冷結”的溫度更低，則輸出為負。

通過(guò)比較RTD上的電壓和參考電阻RREF上的電壓來(lái)測量RTD，可提供高精度的電阻比較，且無(wú)需增加精密電流源。如圖1所示將傳感器接地是一個(gè)很好的減少拾取噪聲的首要方法。然而，這個(gè)ADC必須能處理非常接近或者稍稍大于電源軌的輸入信號，就像LTC2449一樣。

圖1：在這個(gè)熱耦合測量電路中，ADC通過(guò)MUXOUT引腳將模擬輸出連接到外部緩存器中以提供很高的輸入阻抗。

ADC的模擬輸入信號連接到器件的MUXOUT引腳，一個(gè)外部緩沖器將這些信號與開(kāi)關(guān)電容ADC的輸入信號隔離開(kāi)來(lái)。外部緩沖器為精密CMOS雙運放LTC6241，它使得從多路器到模擬輸入為高阻抗。這種方法明顯優(yōu)于集成緩沖器，因為只要緩沖器電源合適，這種方法的模擬輸入便為真正的軌對軌。

LTC6241具有軌對軌輸出級，以及一直從負電源到低于正電源1.5V范圍的共模輸入范圍。因為沒(méi)有軌對軌放大器可以真正將其輸出拉升到電壓軌，所以它采用LT3472升壓/反相調節器，通過(guò)5V LTC2449電源產(chǎn)生1.25/7V的運放電源(圖2)。調節器可以為多個(gè)放大器和其它真正需要擺幅達到軌的電路提供足夠電流。

圖2：升壓/反相調節器電路利用ADC的+5V電壓，并為緩沖器放大器提供雙電壓電源。

此外，LT3472的1.1MHz開(kāi)關(guān)頻率接近LTC2449數字濾波器阻帶的中點(diǎn)。當使用內部轉換時(shí)鐘時(shí)，阻帶的中點(diǎn)為900kHz，并與所選的速度模式無(wú)關(guān)。放大器的0.01μF電容負載和補償網(wǎng)絡(luò )使ADC具有一個(gè)“電荷池”，以平衡ADC的采樣電流，而2.5k反饋電阻則用來(lái)保持直流精度。