Mark Thoren

LTC2450是一款采用2mm x 2mm DFN封裝的16位、單端輸入、ΔΣ ADC,不過，千萬不要因?yàn)檫@款器件外形尺寸小和成本低就小瞧它。LTC2450擁有引人注目的DC規(guī)格，包括2LSB INL、2LSB偏移和一個(gè)0.01%的增益誤差，從而使其成為諸多高端工業(yè)傳感器以及多種數(shù)據(jù)采集、測量、控制和通用型電壓監(jiān)視應(yīng)用的理想選擇。

利用一款準(zhǔn)確的ADC來對一個(gè)準(zhǔn)確的傳感器進(jìn)行數(shù)字化處理

Setra Model 270是一款非常精準(zhǔn)的氣壓傳感器，經(jīng)常在氣像站和半導(dǎo)體制造過程中使用。600至1100毫巴的輸入范圍對應(yīng)于一個(gè)0V至5V輸出。盡管它具有很高的準(zhǔn)確度，但并不需要借助一個(gè)昂貴的ADC來充分利用該傳感器的性能。對于270所擁有的0.05%準(zhǔn)確度而言，LTC2450的DC規(guī)格可謂綽綽有馀。圖1示出了基本的連接，而圖2則示出了上落樓梯時(shí)所發(fā)生的氣壓變化(在每一樓階.上休息片刻)。在進(jìn)行了2500次采樣之后，傳感器被放置在樓梯最下面的一級，并僅測量環(huán)境壓力中的變化。該曲線圖末端處的尖峰是由于門的開啟和關(guān)閉所致。Setra 270必須被視作一個(gè)四端子器件，因?yàn)樨?fù)輸出的標(biāo)稱值比負(fù)激勵(lì)電壓高5V。圖3示出了一個(gè)用于傳感器激勵(lì)的隔離型電源，而且，4.7μF電容器可避免開關(guān)噪聲對測量產(chǎn)生影響。

圖1：16位的氣壓測量

圖2：樓梯壓力

圖3 : 24V隔離型激勵(lì)電源

不那么明顯的特點(diǎn)

混合信號設(shè)計(jì)師常常試圖通過對樣本進(jìn)行平均處理，以從一個(gè)ADC獲得更高的分辨率。平均處理縮減了信號帶寬，并改善了分辨率，但它消耗了處理資源，造成固件的復(fù)雜化，并要求必需采用一個(gè)快速ADC (即使應(yīng)用有可能只需要一個(gè)低得多的數(shù)據(jù)速率)。而且，它并未改善準(zhǔn)確度。LTC2450具有非常高的固有準(zhǔn)確度，且擁有執(zhí)行平均處理的能力。LTC2450的前端采樣速率為3.9Msps，利用一個(gè)Sinc1數(shù)字濾波器將其抽取至每秒執(zhí)行30次采樣操作。該濾波器的有效帶寬約為30Hz，這意味著30Hz至3.9MHz之間的噪聲得到了極大的衰減。當(dāng)與一個(gè)簡單的單極點(diǎn)濾波器組合起來使用時(shí)，寬帶噪聲通常就不是-一個(gè)問題了。

LTC2450的一個(gè)突破性的特點(diǎn)是其采用了專有的調(diào)制器開關(guān)方案，與其他具有相似規(guī)格的ADC相比，該方案使平均輸入電流減小了幾個(gè)數(shù)量級。一般而言，由于流過電阻器的ADC平均輸入電流的原因，RC濾波器會(huì)產(chǎn)生偏移和增益誤差。LTC2450具有非常低的平均采樣電流(僅50nA)，因此，當(dāng)采用一個(gè)Ik、0.1μF濾波器時(shí)，產(chǎn)生的誤差將小于ILSB。該濾波器完全足以限制大多數(shù)用于驅(qū)動(dòng)ADC的有源器件的寬帶噪聲，并防止來自調(diào)制器的采樣電流“尖峰”對信號源產(chǎn)生不良的影響。

結(jié)論

很多制造商聲稱其精準(zhǔn)ADC擁有高達(dá)32位的分辨率，而分辨率在8位至32位之間的可選ADC則是品種繁多(常常配有內(nèi)容很費(fèi)解的產(chǎn)品手冊)，因而讓人感到無所適從，那么，諸如LTC2450等“中等速度、中等分辨率”器件的用武之地又在哪里呢?當(dāng)您將采用4位半(40,000個(gè)讀數(shù))數(shù)字電壓表來測試電路時(shí)，LTC2450就是非常合適的選擇。在性能范圍的另一端，LTC2450的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于許多12位ADC。下一次您尋找ADC時(shí)，不妨考慮一下LTC2450。它可能恰好滿足您的性能要求，而所占用的板級空間則“極小”， 這與其“極低”的價(jià)格(以千片批購價(jià)為每片1.15美元)十分“匹配”。

審核編輯：郭婷