传感器与转换器谁匹配谁?

2011-03-10 23:08:06来源: 互联网
就模拟转换器系统而言,您会选择的初始设计方法可能是查看需要的精度,然后使用一个能够获得相应精度的ADC。为了达到要求的准确度或精度,需要给系统加装一些必要的增益模块,以便让有效模拟范围覆盖ADC的动态范围。

但是,我们还可以选择另一种方法。您可以使用一个24位转换器来消除增益模块及其产生的补偿、漂移和噪声(您会在12位到16位系统中找到他们)。24位转换器是一款更为简单的解决方案。另外,您还可以在相同或者更低成本的情况下获得更高的性能。

您或许可以只使用24位ADC范围的一部分便能够完成设计。是的,没错,您可能会去掉一些位!在这种情况下,您仍然能够达到或者提高原始12或16位系统的分辨率和精度。相比12位ADC,24位转换器拥有4096的即时系统增益优势,以及一种附加的可编程增益放大器(PGA)功能。Δ-Σ转换器中的内置PGA功能,可以再增加64到128倍增益(具体情况根据产品不同而不同)。

作为设计过程的第一步,您常常会查看您将要使用的
传感器,然后检查传感器的输出范围。之后,您会将传感器的输出范围同A/D转换器输入匹配。在这一过程中,您需要一个模拟增益单元来让传感器/ADC匹配有效。或者,您可能会不加思考地试图找到一种能够匹配您传感器输出范围的ADC。请不要这样做。尽量多考虑系统噪声影响,其中的实际系统分辨率和精度是两个重要的规范。

例如,如果一个12位的系统,您有一个250 V/V模拟增益的5V范围,则系统LSB等于5V/250/212,即4.88mV。图1.A描述了这类系统。

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图1.A 12位SAR(A)显示了一个通过放大器连接至转换器的传感器。
一个24位Δ-Σ(B)显示了一个直接连接至转换器的传感器

现在,将传感器信号放入一个没有增益的24位转换器中(请参见图1.b)。您可以这样做,因为24位系统的LSB大小相当于有一个4096的模拟增益。使用这种设计方法时,需通过使用ADC的差动输入去除模拟电平转换的影响。这样便让您可以在使用传感器输出定位您的正ADC输入时,向您的负ADC输入施加电压。尽管24位ADC的总范围是动态的,但您的传感器输出可能仅仅覆盖一部分ADC输出码。选择这部分ADC范围后,您可以将注意力集中于信号响应的较理想区域。使用一个具有23位有效精度的24位ADC,就像是在转换器范围使用2048个单独的12位转换器。

在今后的一些文章中,我们将讨论在一个测力计和湿度传感器应用中如何实施这些想法。在这两种情况中,我们将比较系统的性能和成本。通过评估一些不同类型的低速电路,我们将对比12位应用和24位实施说明这种新设计方法的优势。

关键字:转换器  匹配

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0310/article_758.html
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