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MAX4539为校准和监控A/D转换器提供了准确的解决方案

来源:analog 发布时间:2023-10-26

摘要: 通过消除对外部电阻串、多路复用器和逻辑门的需求,MAX4539为校准和监控A/D转换器提供了准确和方便的手段。

由于在降低电源电压、集成故障保护输入、箝位输出电压和降低开关电阻方面的不断进步,IC开关和多路复用器正在激增。这些进展的最新成果是包含精密电阻,允许在精密数据采集系统中对增益和偏移进行两点校准。

这些新器件被称为校准多路复用器(cal-muxes),以低压8通道CMOS多路复用器(MAX4539)为例。它有内部精密的电阻分压器,产生准确的电压比,无论是从外部参考或从自己的电源电压。通过消除对外部电阻串、多路复用器和逻辑门的需求,MAX4539为校准和监控A/D转换器提供了准确和方便的手段。

MAX4539工作在2.7V至12V的单电源或±2.7V至±6V的双电源范围内。开关导通电阻测量100欧姆,匹配到6欧姆内最大值。它们处理轨道到轨道信号,在工业温度范围内仅表现出0.1nA的泄漏。封装选项包括20引脚SO, 20引脚DIP和小的20引脚SSOP。

内部电阻通过一个多功能数字接口进行访问和配置,该接口包括3位地址、使能输入、校准输入和锁存器输入。反过来,这些输入驱动一个内部16输出逻辑解码器,该解码器控制主多路复用器和配置校准的开关。

当ENABLE高时,MAX4539打开,除非断言CAL输入,否则它的行为与传统的多路复用器一样。当CAL和ENABLE都被断言时,三个地址输入(通过逻辑解码器)选择一个电阻分压器或外部参考输出。LATCH函数让芯片捕获这种状态,从而释放地址总线。

两个主要特性使cal-mux与众不同。一是LATCH功能,二是其校准和自监测能力。四个内部电阻分压器可以访问四个固定比率:(15/4096)(V(REFHI) - V(REFLO))和(4081/4096)(V(REFHI) - V(REFLO))(其中V(REF)是外部基准),(5/8)(V(+) - V(-))和(1/2)(V(+) - V(GND))。除了这些数量之外,MAX4539还可以单独访问GND, REFHI和refo。在工业温度范围内,使用具有出色热跟踪效果的精密内部电阻进行校准,其精度优于15位(0.1/4096)。

每个地址给出了多路复用器和校准开关的不同配置。驱动闩锁输入高捕获一个给定的控制状态,使设备忽略地址线上的扰动,直到闩锁返回低。

MAX4539在采用A/D转换器(图1). 通过产生由ADC转换并由微控制器记录的参考电压,它可以消除与ADC系统相关的两个主要误差(偏移误差和增益误差)。图2说明在单电源系统中这种程序的操作顺序。



图1所示 MAX4539 cal-mux简化了多通道工业控制系统的校准



图2 此流程图详细说明了在图1系统中实施的校准程序

首先,cal-mux应用一半的电源电压作为第一次验证,适当的功率被应用。然后系统测量零偏移和增益误差,并形成一个方程来校正后续的误差。为了校准偏移误差-产生全零数字输出所需的输入电压(理想情况下为零)- cal-mux应用(15/4096)(V(REFHI) - V(REFLO))。以参考电压为4.096V的12位ADC为例,(15/4096)(V(REFHI) -V(REFLO))等于15mV和15LSBs。因此数字输出应该是000000001111。为了测量偏移误差,微控制器简单地记录ADC的数字输出和000000001111之间的差异。

通过施加(4081/4096)(V(REFHI) - V(REFLO))测量增益误差。然后,微控制器记录ADC的数字输出和111111110000之间的差异。了解ADC的失调误差和增益误差,系统软件构建校准因子,调整后续输出以产生正确的结果。

最后,calmux通过产生比例电压来监控系统电源,这些电压很容易由ADC转换并由微控制器测量:(1/2)(V(+) - V(GND))用于单电源系统,(5/8)(V(+) - V(-))用于双电源系统。

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