低功耗、3V工作電壓、精度0.05% 的A/D變換器
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
圖1 中的ADC 電路簡單、體積小，無需負(fù)電源和昂貴的精密元件，消耗極低的電源電流（僅10μA）。一次A/D轉(zhuǎn)換包括12000次比較，轉(zhuǎn)換時間約300毫秒。電路工作過程如下：
每一次電平比較之后，微控制器（μC）閉合兩個模擬開關(guān)之一：比較器輸出高電平時閉合IC2A，輸出低電平時閉合IC2B。兩個開關(guān)的B 端要么與1.2V 的基準(zhǔn)VREF相連，要么與地相連，結(jié)果產(chǎn)生一個脈寬調(diào)制信號（PWM），該信號經(jīng)R3 和C1 組成的低通濾波器濾波后連接到IC1（MAX951）放大器的同相端。運放的反相端通過電阻R4 與VIN相連，差動放大輸出送IC1中比較器的V+端并與VREF比較。
其結(jié)果是積分誤差電壓增大或減小，微控制器則對比較器輸出為高（IC2A 閉合）次數(shù)計數(shù)。該次數(shù)NH除以12,000 等于PWM 脈沖的占空比。由于系統(tǒng)完全采用公制單位，因此PWM占空比NH/12,000=VIN/VREF。將VREF=1.2V代入該式整理后得：VIN=NH/10,000。
利用 圖表1，LCD 模塊可直接顯示電壓值，就象一臺DPM（數(shù)字處理機）一樣。在嵌入式應(yīng)用場合，子流程“DVM”產(chǎn)生實際的A/D變換結(jié)果。當(dāng)將間距常數(shù)（即比較次數(shù)）設(shè)置為12,000時，一次A/D轉(zhuǎn)換時間為300毫秒，測量精度為4位半，滿程輸出值為1.1999。如果你想把A/D 轉(zhuǎn)換時間縮短到30 毫秒，可將間距常數(shù)設(shè)為1200，但測量精度只有3 位半，滿程輸出值為1.199.
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IC2 近乎理想的開關(guān)特性是取得0.05%低非線性度的根本保證。圖中的IC2----MAX4066是一種高性能、3V工作電壓、工業(yè)級模擬開關(guān)，內(nèi)含4 個SPST開關(guān)，通態(tài)電阻35Ω、開路時漏電流最大只有0.1nA。如果想進一步減小體積，IC2 可采用雙模擬開關(guān)—--MAX323。它是一個3V版本的SPST器件， 特性與MAX4066相似。 MAX323的封裝形式為8腳μMAX。(與之不同，MAX4066的封裝形式為14腳SO)
μC 允許的最大電源電壓為6V，因此VCC不能大于該值。在整個溫度范圍內(nèi)，即使VCC低到2.8V，IC1 也能工作，且消耗的電流僅7μA。IC1 中的電壓基準(zhǔn)源對于小于100pf 或大于0.05μf的容性負(fù)載均能保持穩(wěn)定。因此，為了保證其穩(wěn)定工作，應(yīng)選擇大的旁路電容。
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圖2. 圖1電路的輸出非線性度隨輸入電壓變化曲線。（以滿程輸出的百分比示） |
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