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使用集成数字转换器(DAC)和比较器的微控制器(µC)来创建0.05%线性的低成本AD

来源:analog 发布时间:2023-08-03

摘要: 本文使用带PWM的低功耗微控制器。还介绍了使用集成DAC和比较器的微控制器(uC)来创建0.05%线性的低成本ADC。

本应用说明描述了使用集成数字转换器(DAC)和比较器的微控制器(µC)来创建0.05%线性的低成本ADC。

图1所示的简单3V -数字转换器(ADC)非常小,不需要负电源或昂贵的精密元件,并且消耗最小的电源电流(10µA)。一次转换由12000次比较组成,耗时约300ms。电路的工作原理如下所述。


图1所示、这种价格低廉的0.05%线性ADC可以添加到现有设备中,也可以用于升级某些µc(如PIC 16C71)中包含的转换器。

每次比较后,微控制器(µC)关闭两个开关之一:IC2A(比较器高)或IC2B(比较器低)。开关将V(REF) (1.2V)或地连接到它们的“B”端子,产生脉宽调制(PWM)信号,该信号由R3和C1滤波并对V(IN)进行差分积分。将结果与V(REF)进行比较。

由于该动作集成了上下误差电压,µC计算比较器输出高(IC2A开关关闭)的比较次数。该计数(N(H))除以12,000等于PWM占空比。系统是完全比例的,所以占空比等于N(H)/12000 = V(IN)/V(REF)。重新排列并替换V(REF) = 1.2V得到V(IN) = N(H)/10,000。

清单1*使LCD模块能够像数字面板仪表一样直接显示电压值。子程序“DVM”产生嵌入式应用程序所需的实际A/ d转换值。将跨度常数(比较次数)设置为12,000将产生300毫秒的转换,分辨率为4-1/2位,并产生1.1999全尺寸显示。通过将跨度常数设置为1200,可以将转换速度加快到30ms,这将产生一个3-1/2位数的显示,满量程读取1.199。

IC2近乎理想的开关特性使其具有0.05%的低非线性。IC2是行业标准4066的高性能3v指定版本,是一种四路开关,具有35欧姆导通电阻和0.1nA(最大)漏关。您可以通过将IC2替换为MAX323双开关来节省空间:MAX323是一个规格与MAX4066相似的3V单极/单掷设备。MAX323采用8引脚µMAX封装(MAX4066采用14引脚封装)。

V(CC)限制为µC (6V)所允许的最大值。IC1的工作电压(CC)温度低至2.8V,仅消耗7µA的电源电流。对于小于100pF或大于0.05µF的容性负载,IC1中的基准电压是稳定的。为了保证稳定性,基准的外部旁路电容(C3)应该保持较大。


图2、在图1中,输出非线性(作为满量程的百分比)变化如下所示。

这篇文章的类似版本出现在1997年6月19日的EDN杂志上。



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