MAX1464可輕松配置為傳感器產(chǎn)生恒流激勵(lì),與電阻傳感器應(yīng)用的電源電壓成比例。利用具有高溫度系數(shù) TCR 的傳感元件的應(yīng)用,例如壓阻電橋、RTD 等,通常采用恒流激勵(lì)來實(shí)現(xiàn)。本應(yīng)用筆記建議采用簡單的阻性網(wǎng)絡(luò),為傳感器激勵(lì)提供比率電流源。
使用具有高溫度系數(shù)TCR的傳感元件的應(yīng)用,如壓阻電橋、RTD等,通常通過恒流激勵(lì)來實(shí)現(xiàn)。MAX1464可輕松配置為產(chǎn)生恒定電流,與電源電壓成比例,適用于阻性傳感器應(yīng)用。本應(yīng)用筆記建議使用一個(gè)簡單的阻性網(wǎng)絡(luò)來提供比率式電流源。為了減少外部元件,可以使用MAX1464內(nèi)部的非專用運(yùn)算放大器。
MAX1464為高度集成的可編程傳感器信號調(diào)理器,具有兩個(gè)輸入/輸出通道和16位分辨率,提供信號放大、校準(zhǔn)、線性化和溫度補(bǔ)償。MAX1464支持模擬或數(shù)字輸出選擇,包括4–20mA、0.5V至4.5V比例和PWM。
當(dāng)今的許多傳感器應(yīng)用都使用傳感元件,例如壓阻式傳感器,具有非常高的電阻溫度系數(shù)(TCR)和靈敏度(TCS)。這兩個(gè)系數(shù)通常具有可比的值,但符號相反。為了最大限度地降低整體溫度依賴性并提高傳感元件的性能,傳感元件通常以恒流驅(qū)動(dòng)。MAX1464可配置為為這些應(yīng)用產(chǎn)生恒定電流。圖1顯示了一個(gè)簡單的電阻電路,該電路產(chǎn)生恒流IB,用于激勵(lì)傳感元件RB。適用于圖1電路的公式如下。圖2顯示了VDD的4.5V至5.5V比例電流。
圖1.恒流源電路,用于MAX1464應(yīng)用。
圖2.激勵(lì)電流與VDD成比例。
選擇圖1中的電阻R1和R2值時(shí),必須確保從VDD線路獲取的電流(IR1)不會(huì)使電源過載,也不會(huì)損害VDD線路為MAX1464信號調(diào)理器供電的源極能力。
通過電阻R3的電流IR3等于V3/R3,該電流的唯一來源是op_amp LG。由于電壓V2與R1和R2電阻的比例成正比,只要R1和R2具有相同的TCR,電壓V2(以及V3,V2 = V3)將與環(huán)境溫度無關(guān)。但是,由于R3的TCR,當(dāng)前的IR3會(huì)隨著溫度而變化。由于IB = IR3,電壓VB也會(huì)受到R3的TCR的影響。為了盡量減少R3對傳感器溫度性能的影響,必須使用TCR盡可能小的電阻。此外,由于傳感器輸入阻抗的TCR,VB也會(huì)隨溫度而變化。典型的壓阻式換能器的TCR約為3000 PPM,占VB隨溫度變化的大部分。在MAX1464的典型應(yīng)用中,這不是問題,因?yàn)樗袦囟日`差將集中在一起,并通過補(bǔ)償算法進(jìn)行校正。
方程: | IB = IR3 | (1) | |
VB = IB × RB | (2) | ||
其中RB是傳感器的輸入阻抗 | |||
IR3 = V3/R3 | (3) | ||
V3 = V2 = VDD × R2/(R2 + R1) | (4) | ||
IR1 = VDD/(R1 + R2) | (5) |
選擇應(yīng)用參數(shù)時(shí),選擇激勵(lì)電流IB,以便在所有溫度條件下(VB+V3)
例:
當(dāng)VDD=5V時(shí),以下元件值將產(chǎn)生0.455mA電流用于傳感器激勵(lì),并且當(dāng)VDD范圍為4.5V至5.5V時(shí),與VDD保持比例:
R1 = 10.0kΩ;R2 = 1.0kΩ;R3 = 1.0kΩ
將這些值應(yīng)用于方程,得到V2 = 0.455V和V3 = 0.455V。等式3和1顯示電橋電流為IB = 0.455mA。公式5顯示VDD電源不會(huì)過度負(fù)載IR1 = 0.455mA。此外,對于電橋阻抗為5kΩ的傳感器,將產(chǎn)生VB = 2.27V的電橋電壓。
在傳感器應(yīng)用中,傳感器和信號調(diào)理器處于不同的溫度,傳感器橋電壓VB可以連接到MAX1464輸入通道之一,并用作傳感器溫度指示器,前提是電阻R3的TCR已知或可以忽略不計(jì)。
在下面建議的電路中,LG代表MAX1464輸出通道之一的內(nèi)部“大”運(yùn)算放大器。在實(shí)際應(yīng)用中,可以使用輸出通道或外部運(yùn)算放大器的未使用的“大”或“小”內(nèi)部運(yùn)算放大器。
審核編輯:郭婷
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