低功耗、3V工作電壓、精度0.05% 的A/D變換器
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
圖1 中的ADC 電路簡(jiǎn)單、體積小，無(wú)需負電源和昂貴的精密元件，消耗極低的電源電流（僅10μA）。一次A/D轉換包括12000次比較，轉換時(shí)間約300毫秒。電路工作過(guò)程如下：
每一次電平比較之后，微控制器（μC）閉合兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)之一：比較器輸出高電平時(shí)閉合IC2A，輸出低電平時(shí)閉合IC2B。兩個(gè)開(kāi)關(guān)的B 端要么與1.2V 的基準VREF相連，要么與地相連，結果產(chǎn)生一個(gè)脈寬調制信號（PWM），該信號經(jīng)R3 和C1 組成的低通濾波器濾波后連接到IC1（MAX951）放大器的同相端。運放的反相端通過(guò)電阻R4 與VIN相連，差動(dòng)放大輸出送IC1中比較器的V+端并與VREF比較。
其結果是積分誤差電壓增大或減小，微控制器則對比較器輸出為高（IC2A 閉合）次數計數。該次數NH除以12,000 等于PWM 脈沖的占空比。由于系統完全采用公制單位，因此PWM占空比NH/12,000=VIN/VREF。將VREF=1.2V代入該式整理后得：VIN=NH/10,000。
利用 圖表1，LCD 模塊可直接顯示電壓值，就象一臺DPM（數字處理機）一樣。在嵌入式應用場(chǎng)合，子流程“DVM”產(chǎn)生實(shí)際的A/D變換結果。當將間距常數（即比較次數）設置為12,000時(shí)，一次A/D轉換時(shí)間為300毫秒，測量精度為4位半，滿(mǎn)程輸出值為1.1999。如果你想把A/D 轉換時(shí)間縮短到30 毫秒，可將間距常數設為1200，但測量精度只有3 位半，滿(mǎn)程輸出值為1.199.
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IC2 近乎理想的開(kāi)關(guān)特性是取得0.05%低非線(xiàn)性度的根本保證。圖中的IC2----MAX4066是一種高性能、3V工作電壓、工業(yè)級模擬開(kāi)關(guān)，內含4 個(gè)SPST開(kāi)關(guān)，通態(tài)電阻35Ω、開(kāi)路時(shí)漏電流最大只有0.1nA。如果想進(jìn)一步減小體積，IC2 可采用雙模擬開(kāi)關(guān)—--MAX323。它是一個(gè)3V版本的SPST器件， 特性與MAX4066相似。 MAX323的封裝形式為8腳μMAX。(與之不同，MAX4066的封裝形式為14腳SO)
μC 允許的最大電源電壓為6V，因此VCC不能大于該值。在整個(gè)溫度范圍內，即使VCC低到2.8V，IC1 也能工作，且消耗的電流僅7μA。IC1 中的電壓基準源對于小于100pf 或大于0.05μf的容性負載均能保持穩定。因此，為了保證其穩定工作，應選擇大的旁路電容。
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圖2. 圖1電路的輸出非線(xiàn)性度隨輸入電壓變化曲線(xiàn)。（以滿(mǎn)程輸出的百分比示） |
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