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内置一个10ppm/℃基准的纤巧型16位ADC替代微控制器的ADC

Steve Logan?? 凌力尔特公司混合信号产品部产品市场工程师?? 2009年08月31日 ?? 收藏0


图2LTC2462 的差分输入非常适合于测量热敏电阻中的小幅变化
图2,LTC2462 的差分输入非常适合于测量热敏电阻中的小幅变化。

  温度检测实例

  温度是现实世界中最常见的测量参数。温度可以采用多种方式来检测,比如:检测一块印刷电路板的温度以确定 IC 没有发生过热现象;测量汽车显示器的环境温度;或者家用气象测定器具的温度测量。用于测量温度的一种常用方法是使用热敏电阻,它适合某些精准程度的测量用途。如果需要较高的精准度,设计师也可以采用热电偶和 RTD。

  LTC2642 提供了一款简单、小巧和廉价的解决方案,用于准确地测量一个热敏电阻两端的电压。图 2 显示出了一个采用平衡电阻器 (旨在平衡共模输入电压和平衡差分输入源电阻) 的实例。如果 51.1kΩ 的基准电阻器完全相等,则输入电流为零,且不会导致误差。如果这些电阻器具有一个 1% 的容差,则测量电阻中的最大误差为 1.6Ω (因共模电压中的一个漂移所致),这比基准电阻器本身的 1% 误差要小得多。

  LTC2462 的小外形尺寸和低功率使其成为诸如家用气象传感器等紧凑、便携式温度传感器的理想选择。当在其最大采样速率 (60Hz) 条件下运作时,LTC2460 和 LTC2462 各自的电流消耗通常仅为 1.5mA。为了进一步节能,串行接口可以将 ADC 置于停机模式,从而在采用一个 5.5V 电源的情况下把电源电流减小至仅 230nA (见图 3)。对于一个在其使用期限内的大部分时间里处于待机模式的便携式温度传感器来说,这是一个重要的好处。凭借如此之低的停机电流,LTC2460/ LTC2462 可使温度传感器在采用相同电池组的情况下获得长得多的运作时间。

图3LTC2460/LTC2462 的典型睡眠模式电流
图3,LTC2460/LTC2462 的典型睡眠模式电流。

  高压侧电流检测实例

  另一个日渐普及的应用是电流测量,特别是在布满 IC 的电路板上。如欲测量电流,则可直接布设一个与电流串联的检测电阻器,而一个放大器则负责对该电阻器两端的电压 (Vsense) 进行隔离和放大。在许多应用 (从汽车到工业以及从通信到计算等) 中,人们开始日益广泛地使用专为电流检测而优化的新型放大器。

  电流检测放大器的输出产生了一个与检测电阻器两端的电压成比例的电流。据此,您可以通过连接一个电阻器至地、并利用一个 ADC 来测量其两端的电压,以测量放大器的输出电流。图 4 详细描绘了一个实例,它采用了精准零漂移 LTC6102 电流检测放大器和一个单端 LTC2460 ADC。LTC6102 在其 OUT 引脚上提供了一个 1mA 的最大电流,该电流随后被转换为 1kΩ 接地电阻器两端的电压。这使得 LTC2460 能够测量一个 0V 至 1V 输入,从而使用 80% 的 ADC 输入分辨率范围来精确监视负载电流。

  LTC6102 是一款精准的电流检测放大器,该器件提供了一个 10μV 的最大输入失调电压、50nV/℃ 的输入失调漂移 (最大值)、3nA (最大值) 的低输入偏置电流。尽管这款放大器提供了一个用于高压侧电流检测的宽输入范围 (4V ~ 60V),但其卓越的 VOS 和漂移指标使其能够准确地测量较低电压电源上的电流。

图4示出了一个高压侧电流检测实例它采用LTC2460来准确地转换从LTC6102 读取的电流
图4,示出了一个高压侧电流检测实例,它采用 LTC2460 来准确地转换从 LTC6102 读取的电流。

  例如:许多工业和通信应用都采用一个 48V 或更高的电源来供电。虽然有些 IC 需要这种高电压,但更多的IC将从一个减低的电源电压来运作。因此,设计师采用一连串的开关电源或线性稳压器来降低 48V 电源,以为其微控制器、ADC、放大器或各种其它 IC 供电。当采用一个不精确的电流传感器时,设计师可能希望检测其 48V 负载上的电流,以及沿线上的每一个降压电压。凭借 LTC6102 的高准确度,设计师如今能够测量较低的电源电压,并粗略估计更上游的电路中即将发生的事件,以制定相应的计划并实现峰值效率。

  对于某些电流检测应用,它们不需要像 LTC6102 那样的高精准度抑或最重视封装的外形尺寸,凌力尔特提供了采用 5 引脚 ThinSOT 封装的低成本器件 LTC6106。LTC6106 提供了 250μV (最大值) 的输入失调电压,但输出电流却与 LTC6102 一样,达到了 1mA (最大值),从而使其能够很容易地在采用 LTC2460 ADC 的相同应用电路中使用。

  结论

  内置嵌入式 ADC 和其它廉价低分辨率 ADC 的微控制器可能是一种适合监视诸如电压、电流或温度等模拟信号的简易型解决方案。不过当您进一步研究之后将发现,误差源和解决方案尺寸会不断地增加,从而使得难以在一个紧凑狭小的空间里获得准确的读数。

  LTC2460 提供了一款纤巧、简单的解决方案,它采用一个集成精准基准来替代一个性能欠佳的微控制器 ADC。LTC2460 和 LTC2462 专为 16 位性能而优化,其基准温度系数在整个温度范围内得到了全面的保证,因而提供了一款用于替代嵌入式 ADC 的简单解决方案。


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