電壓基準(zhǔn)對(duì) ADC 的影響
MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498 是Σ-Δ面板表 IC，允許用戶選擇內(nèi)部 2.048V 基準(zhǔn)或外部 500mV 至 3.6V 的基準(zhǔn)源。多數(shù)基本配置中，這些器件在輸入 AIN+和 AIN- 兩端要求 2.048V 的基準(zhǔn)，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到 LED/LCD 顯示器。輸出計(jì)數(shù)有效分辨率為 4.5 位，并遵循下列傳輸函數(shù)。對(duì)于 3.5 位 ADC，將公式中的 20,000 替換成 2000 即可。
在 AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = GND 時(shí)
在 AIN+ - AIN- < 0、RANGE = GND 時(shí)
在 AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = DVDD 時(shí)
在 AIN+ - AIN- < 0、RANGE = DVDD 時(shí)
利用分壓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成可調(diào)基準(zhǔn)
改變基準(zhǔn)電壓會(huì)使器件的增益也隨之變化。特定應(yīng)用中，可利用該特點(diǎn)，通過可變外部基準(zhǔn)提供可調(diào)節(jié)的增益。
通過調(diào)節(jié)式 1 中的差分基準(zhǔn)電壓(VREF+ - VREF-)，可以看出傳輸函數(shù)的增益變化。為提高增益，可以簡(jiǎn)單地降低基準(zhǔn)電壓；相反，要降低增益，可以增大基準(zhǔn)電壓。在多種可調(diào)基準(zhǔn)方案中，最簡(jiǎn)單的方法就是利用帶 2.5V 基準(zhǔn)的可調(diào)分壓網(wǎng)絡(luò)來改變 VAIN+。
圖 1. MAX6126 + 分壓網(wǎng)絡(luò)，REF+ = VOUT ，REF- = GND。VOUT 范圍為 1.5V 至 2.5V
圖 1 所示可調(diào)節(jié)電壓基準(zhǔn)由 2.5V 基準(zhǔn)(MAX6126)和串聯(lián)可變電阻與固定電阻組成，固定電阻連接在基準(zhǔn)輸出(OUTF)和 GND 之間。該電路的輸出 REF+連接到 ADC 的 REF+；ADC 的 REF- 接 GND。差分基準(zhǔn)電壓 VREF 按下式計(jì)算：
ADC 在 REF+端的輸入阻抗典型值為 220MΩ因此只要(RVAR + R) < 1MΩ就不會(huì)影響公式 2。
MAX149x 系列使用外部基準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際考慮
重要的是 MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498 將其基準(zhǔn)輸入引腳限制到±絕對(duì)電壓以內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)精確轉(zhuǎn)換。這樣，在使用圖 1 電路時(shí)須保證 REF+的電壓不要超過±2.2V。另外，電阻的溫漂會(huì)使分壓比隨著溫度的變化而改變，須使用低溫漂電阻(如薄膜電阻)，避免使用碳電阻或電位器。如果需要一個(gè)固定增益，可使用精密匹配電阻分壓器 MAX5490，可獲得±1ppm/°C 的電阻比例溫漂(見圖 2)。
圖 2. 利用 MAX5490 精密分壓器配合 MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496 和 MAX1498 ADC 工作
由于 REF+和 REF- 不能超過±2.2V，所以使用大于 2.2V 的基準(zhǔn)電壓時(shí)要使外部基準(zhǔn)以 GND 為中心點(diǎn)。按照?qǐng)D 3 所示，可以利用兩個(gè)外部基準(zhǔn)源產(chǎn)生 REF- 和 REF+電壓。外部基準(zhǔn)范圍為 0.5V 至 3.6V，此范圍內(nèi)仍能保證性能。圖 4 所示為 500mV 輸入和 500mV 至 4.2V 基準(zhǔn)電壓范圍內(nèi)器件的典型精度。
圖 3. 基于 MAX1498/MAX1499/MAX1477 的面板表，利用兩個(gè)基準(zhǔn)源產(chǎn)生 REF+和 REF-
圖 4. 圖 3 電路誤差與基準(zhǔn)電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系
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