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(多图) 智能信号调理芯片MAX1460及其应用

来源:微型计算机?? 2006年06月27日 ?? 收藏0

????? 1? 概述

  MAX1460是美国Maxim公司生产的智能信号调理芯片,它首次在单片上整合了一套完整的16位数据采集和校正系统,从而提出了一个新颖的信号调理概念。MAX1460可将模数转换后的输出在一定的温度范围内通过片内的16-bit DSP按照用户给定的补偿方程进行校正,且可将校正系数存储在片内的128-bit E2PROM中。经过调理的信号既可选择12-bit数字输出,也可以通过片内的12-bit DAC模拟输出。

??? MAX1460片内不仅带有ADC、DSP和DAC,而且还有可编程增益放大器、温度传感器和失调校准电路,因而特别适用于压阻式传感器的信号调理,同时也适用于加速度计、应变检测和其他电阻传感器的信号调理。MAX1460只需少量外围元件,通过简单的设置和调节来对传感器的失调(Offset)、满量程输出(FSO)、失调温度系数(OffsetTC)、满量程输出温度系数(FSOTC)和满量程输出非线性进行校准和补偿。MAX1460调理后的输出信号精度可达到0.1%。

????? 2? MAX1460的结构和原理

  图1是MAX1460的内部功能结构框图,从图1可以看出,该芯片可以分为模拟前端、测试接口、数字处理模块和输出模块等几个主要部分。

?????? 2.1? 模拟前端??

  MAX1460的模拟前端包括可编程增益放大器(PGA)、粗偏置DAC(CODAC)、温度传感器和16-bitΣ-Δ型ADC。在输入信号被量化之前,首先应先经过PGA和CODAC进行放大和粗偏置调整,这样可使信号在ADC的动态范围内。芯片的配置寄存器中有5个比特可用来设置PGA(2-bit)和CODAC(3-bit)。

?????????? MAX1460的内部功能结构框图


  MAX1460具有内建的温度感应桥路,当需要MAX1460进行补偿时,可利用此温度感应桥代替外部传感器。因此,芯片应该尽量靠近传感器放置,以使得它们所处的热环境相同。温度感应桥路的输出信号也要经过一个3-bit的粗偏置DAC,然后才被ADC量化。温度传感器偏置(TSO)的配置位也应在配置寄存器中被设置,选择合适的设置可使半偏温度值在量化以后接近0.0,从而使校正系数适用于最大的温度范围。

  MAX1460片内的16-bit ADC可对调整后的输入信号和温度信号进行量化,然后送到DSP寄存器中。ADC的动态范围为-VDD~+VDD,当ADC的输入在±85%VDD范围时,芯片可保持很高的精度。

?????? 2.2? 测试接口??

  对MAX1460的测试可以通过芯片的测试接口来实现。接口信号主要有片选信号(CS1,CS2)、启动信号(START)、测试使能信号(TEST)、复位信号(RESET)、串行数据信号(SDIO,SIO)和转换结束标志信号(EOC)。测试者可以按照给定的操作时序来通过此接口对芯片进行配置、写入校正系数(从而确定校正方程)以及读出经DSP校正的结果。

?????? 2.3? 数字处理模块

  MAX1460内建了一个低功耗的16-bit DSP,因而可以按照用户确定的校正方程对模拟前端送来的量化后的输入信号和温度信号进行计算,以得到校正后的输出。内建的校正算法采用多项式拟合,其表达式为:?

??????? D=Gain(1+G1T+G2T2)(Signal+Of0+Of1T+Of2T2)+DOFF

  式中D是期望的输出,G代表传感器的灵敏度,G1、G2分别代表温度效应的一阶和二阶温度灵敏度系数,Of0代表传感器的失调,Of1、Of2分别代表温度效应的一阶、二阶温度传感器的失调系数,S和T是模拟前端送来的量化后的输入信号和温度信号,DOFF是输出偏移量。校正系数可根据具体传感器系统的温度特性的不同来灵活配置。由于该校正方程采用了多项式拟合算法,并且对温度效应的高阶分量也进行了补偿,因此它可以使校正精度达到0.1%。


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信号调理? 温度补偿? MAX1460?

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