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1通道和2通道无延迟得尔塔西格马 24位adc轻松数字化各种传感器,第1部分

来源:analog 发布时间:2023-12-25

摘要: 自推出以来,LTC2400已经将设计数字转换器的方法转变为各种系统。阅读将LTC2400与传统高分辨率adc区分开来的一些关键特性。

自推出以来,LTC2400已经将设计数字转换器的方法转变为各种系统。LTC2400与传统高分辨率adc的主要区别在于:

  1. 超低偏置(1ppm),偏置漂移(0.01ppm/°C),满量程误差(4ppm)和满量程漂移(0.02ppm/°C),无需用户校准

  2. 在整个工作温度范围内,绝对精度小于10ppm(线性度+偏置+满量程+噪声)

  3. 易用性(8引脚,无配置寄存器,内部振荡器和无延迟转换)

  4. 低噪音,宽动态范围(0.3ppm RMS, V(REF) = V(CC) = 5V)


这两部分的设计说明介绍了两个新产品杠杆老化技术在LTC2400中使用。这两个部分都在微小的10针MSOP封装。它们包括满量程和零量程设置输入,用于消除系统偏移/满量程误差。第一部分(LTC2401)是一个单端1通道器件。第二部分是具有自动乒乓通道选择功能的双通道器件(LTC2402)。

这些器件的绝对精度和近零漂移使几种新的应用成为可能,其中两种将在第1部分和第2部分中介绍。第一个应用使用1通道器件(LTC2401)的满量程集(FS(set))和零量程集(ZS(set))输入对半桥传感器进行数字化。第二个结合了LTC2402的乒乓通道选择,绝对精度和优秀的抑制成伪差分桥式数字化仪。第三部分(第2部分)是热电偶数字化仪,采用LTC2402的自动乒乓通道选择来简化光学隔离,具有数字冷端补偿方案。最后一个应用(在第2部分中)使用LTC2402对RTD温度传感器进行数字化,并使用第二个通道和LTC2402的欠量程功能消除由于长引线长度导致的压降误差。

带参考和接地传感的单端半桥数字化仪

许多类型的传感器将现实世界的现象(温度、压力、气体水平等)转换成电压。通常,这个电压是通过一个激励电流通过传感器产生的。该激励电流也流经寄生电阻R(P1)和R(P2)(见图1)。这些寄生电阻上的电压降导致系统偏移和满量程误差。


图1所示 具有零量程和全量程感知的半桥数字化仪。

为了消除与这些寄生电阻相关的误差,LTC2401/LTC2402包括满量程设置输入(FS(set))和零量程设置输入(ZS(set))。如图1所示,FS(SET)引脚作为高阻抗满量程感测输入。由于与半桥传感器串联的寄生电阻R(P1)引起的误差由输入到ADC的F(SSET)消除。

ADC的绝对满量程输出(数据输出= FFFFFF(HEX))将发生在V(IN) = V(B) = FS(SET)。同样,由R(P2)引起的偏移误差由地感输入ZS(SET)去除。ADC的绝对零输出(数据输出= 000000(HEX))发生在V(IN) = V(A)= ZS(SET)。寄生电阻R(P3)至R(P5)由于在FS(SET), ZS(SET)和V(IN)引脚处的1nA (type)漏电流而具有可忽略不计的误差。宽动态输入范围(-300mV至5.3V)和低噪声(0.6ppm RMS)使LTC2401能够直接数字化桥式传感器的输出。

Pseudo-Differential应用程序

通常,设计人员出于以下几个原因选择完全差分拓扑。首先,4线或6线桥的接口很简单(它是差分输出)。其次,它们需要很好地抑制线频噪声。第三,他们通常观察位于大共模电压上的小差分信号,需要独立于共模输入电压的差分信号的精确测量。目前使用上述任何一种完全差分-数字转换器的许多应用可以迁移到使用LTC2402的伪差分转换。

LTC2402直接连接4线或6线桥,参见图2。与LTC2401一样,LTC2402包括一个FS(SET)和一个ZS(SET),用于直接感知电桥上的激励电压。这消除了由于激励电流流过寄生电阻而产生的误差。LTC2402还包括两个单端输入通道,可以直接连接到桥的差分输出。两个转换结果可以数字相减,产生微分结果。


图2 伪差分应变计的应用。

此外,来自各个通道的测量值代表传感器的共模输出。该信息可用于表征和数字补偿传感器的温度漂移。

噪音抑制

LTC2402对线频(50Hz/60Hz±2%)和谐波的单端抑制优于110dB。由于该器件执行两个独立的单端转换,每个转换具有110dB抑制,因此总体共模和差分抑制比其他差分得尔塔 - 西格马转换器中通常发现的80dB抑制要好得多。

除了出色的线频抑制外,由于LTC2402采用了4阶sinc滤波器,因此在很宽的频率范围内,LTC2402还具有出色的单端噪声抑制能力,见图3。每个单端转换器独立地抑制高频噪声(>60Hz)。必须注意确保频率低于15Hz和ADC采样率倍数(15600hz)的噪声不存在。对于这种应用,建议将LTC2402放置在靠近桥式传感器的位置,以减少应用于ADC输入的噪声。通过执行三个连续转换(CH0-CH1-CH0),可以测量和数字补偿漂移和低频噪声。


图3 单端LTC2401/LTC2402输入抑制。

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