提高M(jìn)AX1464 ADC性能

摘要：MAX1464是一款高性能、多通道信號調理器，其內部16位模數轉換器將模擬輸入信號轉換為數字量。為了使轉換分辨率達到最大，必須在模數轉換器的線(xiàn)性范圍內將輸入信號中的失調補償調零后再進(jìn)行放大。該篇應用筆記描述了有效完成這一任務(wù)的方法和流程。

提高MAX1464的轉換分辨率

MAX1464是一款高性能、低成本、低功耗、多通道、基于微處理器的數字式傳感器信號調理器，集成了片上閃存和溫度傳感器。在信號通路的中心有一個(gè)16位模數轉換器(ADC)用來(lái)將模擬輸入信號轉換成數字量由內部微處理器進(jìn)行處理。為了最大化轉換分辨率，必須將輸入信號的失調使用粗調-失調DAC CO調零，然后通過(guò)設置可編程增益放大器(PGA)將其放大到ADC線(xiàn)性范圍內的最大可能值。必須對輸入信號進(jìn)行粗調-失調設置，使傳感器的激勵為中間等級時(shí)數字量盡可能接近0x0000 (十六進(jìn)制)。然后設置PGA的增益使激勵最小和最大時(shí)數字量盡可能接近ADC范圍的±85%。

由于CO和PGA設置的分辨率有限，這一階段的輸入信號只能進(jìn)行PGA和失調的粗調。輸出信號最終和最精確的調整通常是在最后的校準過(guò)程中完成，這一過(guò)程利用補償算法對傳感器誤差、器件差異、應用電路元件差異以及所有其余的誤差進(jìn)行合并和校正。一般，相同的CO和PGA設置適用于同一條生產(chǎn)線(xiàn)上的傳感器，因為其具有合理的一致性，所以不需要為每個(gè)單獨的傳感器確定CO和PGA設置。

在MAX1464信號調理器中，通道1、通道2和通道T (溫度傳感器)輸入的CO和PGA設置相互獨立。對每個(gè)通道，PGA使用配置寄存器中的5位進(jìn)行設置(17種可能的設置)，CO使用4位進(jìn)行設置(包括1個(gè)符號位，有16種可能的設置)。對一個(gè)未知特性的傳感器進(jìn)行最優(yōu)粗調-失調和增益設置的方法如圖1中的流程圖所示。配置寄存器的詳細定義和設置方法請參考MAX1464的數據資料。

實(shí)例

在這個(gè)例子中，電源電壓為5V時(shí)期望的補償輸出是0.5V到4.5V，所使用的傳感器具有10mV/V的靈敏度和-12mV/V的失調，基于此來(lái)確定CO和PGA的設置。所以傳感器的失調是5V * (-12mV/V) = - 60mV，滿(mǎn)激勵時(shí)的傳感器量程是50mV。同樣地，-FSO (滿(mǎn)量程輸出) = -85mV，+FSO = -35mV。根據下面的流程圖，PGA增益設置是PGAn[4:0] = 10000b (增益 = 123)，粗調失調校正設置是Con[3:0] = 1010b (+57mV RTI - 參考輸入)。ADC的粗校正-FS輸入是(-85mV + 57mV) * 123 = -3.690V。ADC的+FS輸入是(-35mV + 57mV) * 123 = +2.460V。ADC的輸入范圍是±VDD。這樣，數字化的傳感器信號變成-FS = -3.690/5 = -0.738和+FS = +2.460/5 = +0.492。

注意到電橋乘以VDD，ADC除以VDD。因此，系統是比例式的，對VDD的直流分量不敏感。當輸入超出±VDD時(shí)ADC輸出±1.0。


圖1. 使用MAX1464信號調理器時(shí)用于補償傳感器信號的最優(yōu)粗調失調和PGA設置的確定方法