電壓基準對 ADC 的影響
MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498 是Σ-Δ面板表 IC,允許用戶選擇內部 2.048V 基準或外部 500mV 至 3.6V 的基準源。多數基本配置中,這些器件在輸入 AIN+和 AIN- 兩端要求 2.048V 的基準,并將轉換結果輸出到 LED/LCD 顯示器。輸出計數有效分辨率為 4.5 位,并遵循下列傳輸函數。對于 3.5 位 ADC,將公式中的 20,000 替換成 2000 即可。
在 AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = GND 時
在 AIN+ - AIN- < 0、RANGE = GND 時
在 AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = DVDD 時
在 AIN+ - AIN- < 0、RANGE = DVDD 時
利用分壓網絡構成可調基準
改變基準電壓會使器件的增益也隨之變化。特定應用中,可利用該特點,通過可變外部基準提供可調節的增益。
通過調節式 1 中的差分基準電壓(VREF+ - VREF-),可以看出傳輸函數的增益變化。為提高增益,可以簡單地降低基準電壓;相反,要降低增益,可以增大基準電壓。在多種可調基準方案中,最簡單的方法就是利用帶 2.5V 基準的可調分壓網絡來改變 VAIN+。
圖 1. MAX6126 + 分壓網絡,REF+ = VOUT ,REF- = GND。VOUT 范圍為 1.5V 至 2.5V
圖 1 所示可調節電壓基準由 2.5V 基準(MAX6126)和串聯可變電阻與固定電阻組成,固定電阻連接在基準輸出(OUTF)和 GND 之間。該電路的輸出 REF+連接到 ADC 的 REF+;ADC 的 REF- 接 GND。差分基準電壓 VREF 按下式計算:
ADC 在 REF+端的輸入阻抗典型值為 220MΩ因此只要(RVAR + R) < 1MΩ就不會影響公式 2。
MAX149x 系列使用外部基準時的實際考慮
重要的是 MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498 將其基準輸入引腳限制到±絕對電壓以內,以實現精確轉換。這樣,在使用圖 1 電路時須保證 REF+的電壓不要超過±2.2V。另外,電阻的溫漂會使分壓比隨著溫度的變化而改變,須使用低溫漂電阻(如薄膜電阻),避免使用碳電阻或電位器。如果需要一個固定增益,可使用精密匹配電阻分壓器 MAX5490,可獲得±1ppm/°C 的電阻比例溫漂(見圖 2)。
圖 2. 利用 MAX5490 精密分壓器配合 MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496 和 MAX1498 ADC 工作
由于 REF+和 REF- 不能超過±2.2V,所以使用大于 2.2V 的基準電壓時要使外部基準以 GND 為中心點。按照圖 3 所示,可以利用兩個外部基準源產生 REF- 和 REF+電壓。外部基準范圍為 0.5V 至 3.6V,此范圍內仍能保證性能。圖 4 所示為 500mV 輸入和 500mV 至 4.2V 基準電壓范圍內器件的典型精度。
圖 3. 基于 MAX1498/MAX1499/MAX1477 的面板表,利用兩個基準源產生 REF+和 REF-
圖 4. 圖 3 電路誤差與基準電壓的對應關系
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