IC開關(guān)和多路復(fù)用器正在激增，這要歸功于在降低電源電壓、集成故障保護輸入、箝位輸出電壓和降低開關(guān)電阻方面近乎持續(xù)的進步。這些進步中的最新進展是包含精密電阻，允許在精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中對增益和失調(diào)進行兩點校準。

這些新型器件稱為校準多路復(fù)用器（cal-muxes），以低壓、8通道CMOS多路復(fù)用器（MAX4539）為例。它具有內(nèi)部精密電阻分壓器，可從外部基準或自身的電源電壓產(chǎn)生精確的電壓比。MAX4539無需外部電阻串、多路復(fù)用器和邏輯門，為校準和監(jiān)測A/D轉(zhuǎn)換器提供了準確便捷的方法。

MAX4539采用2.7V至12V單電源或2.7V至±6V±雙電源供電。開關(guān)導通電阻測量值為 100Ω，匹配最大值在 6Ω 以內(nèi)。它們可處理軌到軌模擬信號，在工業(yè)溫度范圍內(nèi)僅具有 0.1nA 的漏電流。封裝選項包括一個 20 引腳 SO、一個 20 引腳 DIP 和小型 20 引腳 SSOP。

內(nèi)部電阻器通過多功能數(shù)字接口訪問和配置，該接口包括 3 位地址、使能輸入、校準輸入和鎖存輸入。反過來，這些輸入驅(qū)動一個內(nèi)部16輸出邏輯解碼器，該解碼器控制主多路復(fù)用器和配置校準的開關(guān)。

MAX4539在使能為高電平時導通，除非CAL輸入被置位，否則其工作原理與傳統(tǒng)多路復(fù)用器相同。當CAL和ENABLE均置位時，三個地址輸入（通過邏輯解碼器）選擇其中一個電阻分壓器或外部基準輸出。LATCH功能允許芯片捕獲此狀態(tài)，從而釋放地址總線。

兩個主要功能使 cal-mux 與眾不同。一個是LATCH功能，另一個是其校準和自我監(jiān)控功能。四個內(nèi)部電阻分壓器提供四種固定比率：（15/4096）（VREFHI - VREFLO）和（4081/4096）（VREFHI - VREFLO）（其中VREF是外部基準），（5/8）（V+ - V-）和（1/2）（V+ - VGND）。除這些量外，MAX4539還可單獨訪問GND、REFI和REFLO。使用具有出色熱跟蹤性能的精密內(nèi)部電阻器，可在工業(yè)溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)精度優(yōu)于15位（0.1/4096）的校準過程。

每個地址提供多路復(fù)用器和校準開關(guān)的不同配置。將 LATCH 輸入驅(qū)動為高電平可捕獲給定的控制狀態(tài)，使器件能夠忽略地址線上的擾動，直到 LATCH 返回低電平。

MAX4539在采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多輸入工業(yè)控制系統(tǒng)中非常有用（圖1）。通過生成由ADC轉(zhuǎn)換并由微控制器記錄的基準電壓，它可以消除與ADC系統(tǒng)相關(guān)的兩個主要誤差（失調(diào)誤差和增益誤差）。圖2顯示了單電源系統(tǒng)中此類程序的操作順序。

圖1.MAX4539 cal-mux簡化了多通道工業(yè)控制系統(tǒng)的校準。

圖2.此流程圖詳細介紹了在圖1系統(tǒng)中實施的校準程序。

首先，cal-mux 施加一半的電源電壓，作為是否施加適當功率的首次驗證。然后，系統(tǒng)測量零點偏移和增益誤差，并形成一個公式來校正后續(xù)讀數(shù)。為了校準失調(diào)誤差 - 產(chǎn)生全零數(shù)字輸出所需的輸入電壓（理想情況下為零） - cal-mux 適用 （15/4096）（VREFHI - VREFLO）。以具有4.096V基準的12位ADC為例，（15/4096）（VREFHI -VREFLO）等于15mV和15LSB。因此，數(shù)字輸出應(yīng)000000001111。為了測量失調(diào)誤差，微控制器只需記錄ADC的數(shù)字輸出與000000001111之間的差值。

增益誤差通過施加（4081/4096）（VREFHI - VREFLO）來測量。然后，微控制器記錄ADC的數(shù)字輸出和111111110000之間的差值。了解ADC的失調(diào)誤差和增益誤差后，系統(tǒng)軟件構(gòu)建校準因子，調(diào)整后續(xù)輸出以產(chǎn)生正確的讀數(shù)。

最后，cal-mux 通過生成比例電壓來監(jiān)控系統(tǒng)電源，這些電壓很容易由 ADC 轉(zhuǎn)換并由微控制器測量：（1/2）（V+ - VGND） 用于單電源系統(tǒng)，（5/8）（V+ - V-） 用于雙電源系統(tǒng)。

審核編輯：郭婷