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通过调整基准电压提高ADC精度的办法

来源:analog 发布时间:2023-08-23

摘要: 电路采用10位ADC、分压器和外部参考,将ADC的虚拟精度提高到13位。电压缩放技术将10位ADC范围扩展到13位。

本设计指南中,电路采用10位ADC、电阻分压器以及外部基准,能够将ADC的实际精度提高至13位。本文展示了通过电压缩放,将10位ADC扩展至13位设计实例。文中分别描述了 MAX159  10位ADC、 MAX5420  电阻分压器以及  MAX6141  电压基准的特性。

为了提高灵活性,数据采集板应适合不同的输入电压范围,利用同一采集电路处理低幅度信号时往往需要增加几位分辨率,从而提高了系统成本。

利用本应用笔记给出的简单电路,可以采用低成本10位ADC将实际精度提高至13位。


图1

ADC的1个LSB (最低有效位)为FSR/2(n),其中n表示位数。FSR (满量程)取决于电压基准幅度。采用外部基准的MAX159是低功耗、108ksps串行ADC,封装于µMAX -8,其输入范围为0至V(DD) + 50mV。较宽的输入范围允许利用基准缩放技术来适应不同的输入范围。

低成本、3端电压基准的输出通过数字可编程电阻分压器(MAX5420)进行缩放调节,分压器可提供精确的分压比(1、2、4、8)。分压比精度为0.025%至0.5%,取决于所选择的器件等级(A、B、C)。分压比由数字输入D1和D0决定,具体如下:

表1.
DIGITAL INPUTS
D1D0DIVIDER RATIO
001
012
104
118

MAX6141电压基准可提供4.096V输出电压。分压比为1时,1LSB为:4.096/1024 = 4mV。不同分压比下,1LSB对应的电压如下表所示。

表2.
V(REF)(V)DIVIDER RATIOLSB(mV)VIRTUAL ACCURACY TO 4.096V FS
4.0961410-bit
2.0482211-bit
1.0244112-bit
0.51280.513-bit

该电路中有效分辨率仍然为10位。但与4.096V FSR系统相比,实际精度得到了提高。即使在分压比为8时,1个LSB仍然大于转换器的典型噪底(300µV)。确保ADC性能不受限于LSB的降低。



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