基于惠斯頓電橋的壓力傳感器的解決方案
達到這個目的的方法之一是使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)調(diào)整ADC參考電壓VREF,以補償傳感器的滿刻度誤差,使用另一個DAC調(diào)整圖2中的VOFF以補償偏移誤差。雙通道DAC,如國半的DAXxx2S085(其中“xx”可以是08、10或12,代表DAC分辨率),將是這種應用的理想之選。另外一種方法,是在傳感器輸出被數(shù)字化后,用軟件校準這些誤差。
解決這兩個挑戰(zhàn)的最佳方案,是在制造過程和系統(tǒng)啟動時的軟件校準過程中,調(diào)整偏移和增益誤差。這種方法允許用軟件實現(xiàn)最小誤差校準,并保持ADC的最大可用動態(tài)范圍。
第三個問題是,單端ADC通常要求其輸入可以被驅(qū)動到非常接近零伏,以產(chǎn)生零輸出代碼。問題產(chǎn)生的原因是,用于驅(qū)動ADC輸入的放大器不能產(chǎn)生低于50mV左右的輸出。即使所所用的放大器具有軌到軌輸出能力,這種現(xiàn)象也很常見。
雖然對某些應用來說,電路無法提供最小的ADC零輸出代碼沒什么關系,但對其它應用來說這卻是個問題。對于后者,解決方案包括:
* 給驅(qū)動單端輸入ADC的放大器提供負電源。
* 使用既帶正參考電壓又帶負參考電壓的單端ADC,這些參考電壓可以設為比器件地高的值,并相應抵消ADC輸入電壓。
* 將ADC的地偏置到約100mV。
* 偏移ADC輸入,丟棄ADC輸出端的一些代碼,用軟件進行調(diào)整
* 使用差分輸入ADC。
驅(qū)動ADC的放大器使用負電源有個缺點,即系統(tǒng)中可能沒有負電源,而單為這個放大器提供一個負電源又似乎不太可行。對此,國半公司的開關電容電壓反向器LM2787提供了一種簡單的解決方案。
所有ADC都有一個正參考電壓和一個負參考電壓。這兩個參考電壓之間的差值就是所謂的ADC“參考電壓”。負參考和正參考電壓分別定義了輸入最小和最大電壓。遺憾的是,目前許多ADC內(nèi)部將負參考電壓定義為器件地,這是為了將ADC集成在具有更少外部引腳的更小封裝中而作出的犧牲。
提高ADC的地電平通常不是件容易的事。另外,將它偏置得太高可能會出現(xiàn)輸出接口問題,因為器件的邏輯低電平將比地偏置值高出一些。然而,這樣做與將ADC負參考電壓定義為低值(也許70mV至100mV)具有相同的效果。
增加ADC偏移并對ADC滿刻度輸入值作合適調(diào)整是一種可行的方法,但會降低ADC使用的動態(tài)范圍。這樣做相當于提供圖2所示的正VOFF,減少放大器增益,以便ADC輸入不超過ADC參考電壓,并對ADC輸出代碼進行軟件調(diào)整。
使用差分輸入ADC是一種最好的方法,它能獲得ADC零輸出代碼,在ADC輸入端的整個輸入電壓范圍內(nèi)保持良好的電路線性,并且無需在系統(tǒng)中使用負電壓。在這種方法中,差分放大器的輸出反饋到ADC的差分輸入端,無需差分到單端放大器電路。因此這是一種既簡單又不失高效的完美解決方案。
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