DS1859的與眾不同之處在于其內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位(可擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍)特性。當(dāng)結(jié)合使用時(shí)，這些特性可極大地提高DS1859器件中12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能，無(wú)需增加成本及尺寸即可達(dá)到16位ADC的精密度與準(zhǔn)確度。此外，DS1859的內(nèi)部校準(zhǔn)還具有可編程增益及可編程偏移，從而可以省去大部分的外部信號(hào)調(diào)理電路。在ADC之前的模擬域中提供可編程增益，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大/衰減，這樣可以充分利用ADC的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。然后，在數(shù)字域，通過(guò)右移再將數(shù)字輸出同比縮小(除以某數(shù))，從而使所需的(或者SFF-8472所要求的) LSB保持不變，甚至對(duì)用戶透明。

本應(yīng)用筆記旨在展示DS1859的內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位功能給實(shí)際應(yīng)用所帶來(lái)的好處。并且還提供了一些對(duì)于實(shí)施內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位操作非常有用的信息。最后，提供了一個(gè)實(shí)例，用以支持本文論點(diǎn)。

DS1859模擬監(jiān)視輸入

在深入討論之前，最好先看一下DS1859的MON輸入框圖(見(jiàn)圖1)。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，只畫(huà)出了其中一路輸入，三路MON輸入原理上是一致的。

圖1. DS1859 MON輸入框圖

如圖所示，一個(gè)單端電壓加于DS1859 MON管腳上。在模擬域中，該電壓被送入一個(gè)具有衰減及放大功能的可編程增益單元中。該增益單元可對(duì)MON通道進(jìn)行校準(zhǔn)，以獲得需要的LSB或滿量程電壓。滿量程電壓是指數(shù)字輸出達(dá)到最大(FFF8h)時(shí)的輸入電壓。此外，增益單元還可將小輸入信號(hào)放大，以便最大限度利用ADC動(dòng)態(tài)范圍。稍后將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

增益單元之后是12位ADC。12位轉(zhuǎn)換結(jié)果以左對(duì)齊的2字節(jié)(16位)數(shù)字量形式輸出。ADC可輸出0000h至FFF8h的數(shù)字值。

一旦進(jìn)入數(shù)字域，DS1859的內(nèi)部校準(zhǔn)又向前邁進(jìn)了引人注目的一步，用戶可編程數(shù)字偏移可以為轉(zhuǎn)換結(jié)果引入一定量的正向或負(fù)向偏移。數(shù)字偏移功能通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字相加，在內(nèi)部為轉(zhuǎn)換結(jié)果增加正向或負(fù)向偏移。必須指出的是，正偏仍將鉗位在FFF8h數(shù)值上，但最小數(shù)值則可能大于零。同樣，負(fù)偏將具有小于FFF8h的滿量程數(shù)值(因?yàn)樨?fù)偏須從轉(zhuǎn)換結(jié)果中扣除)。最小值仍為0000h。有關(guān)數(shù)字偏移的更詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)后面的偏移校準(zhǔn)寄存器部分。

數(shù)字量輸出前的最后一步操作是右移位。每一路MON輸入均有3個(gè)控制位，用來(lái)控制右移次數(shù)。右移位的優(yōu)勢(shì)將在后面詳細(xì)討論。如果將此3位設(shè)為0，則禁止右移功能。與偏移一樣，右移位也會(huì)影響滿量程數(shù)字輸出。例如，若將其設(shè)置成右移2位，則滿量程數(shù)字輸出變?yōu)?FFEh。移位完成后，數(shù)值隨后被寫(xiě)入相應(yīng)的寄存器中，從這里用戶可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這也是用來(lái)進(jìn)行告警及警告比較的參數(shù)。

工廠校準(zhǔn)的DS1859

MON輸入都已經(jīng)在工廠調(diào)整為2.5V滿量程電壓。這意味著2.5V滿量程輸入電壓將輸出FFF8h數(shù)字值。而且，每一數(shù)字偏移也已經(jīng)在工廠設(shè)置為0，因此0V輸入即意味著0000h數(shù)字輸出。最后，右移位的工廠默認(rèn)設(shè)置值為0。工廠校準(zhǔn)后的DS1859的傳輸函數(shù)示于圖2B，并將在稍后進(jìn)行解釋。

對(duì)于0至2.5V輸入電壓，工廠校準(zhǔn)過(guò)的器件將輸出4096個(gè)量化值中的一個(gè)，提供610μV (2.5V/4096)或12位的分辨率。理想情況下，將被量化的信號(hào)是一個(gè)0至2.5V的信號(hào)，這樣就可利用整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍。然而，現(xiàn)實(shí)情況并非總是如此。以接收功率為例，0至0.5V輸入電壓就很常見(jiàn)。很遺憾，在這種情況下，將有80%的數(shù)字輸出碼永遠(yuǎn)不會(huì)用到。這對(duì)于可產(chǎn)生4096個(gè)數(shù)字碼的12位轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，僅輸出820個(gè)碼(4096的20%)實(shí)在是一種浪費(fèi)。其余的3276個(gè)碼將永遠(yuǎn)不會(huì)被使用。而且，對(duì)于用到的820個(gè)碼來(lái)說(shuō)，其分辨率仍為610μV。

在利用更多數(shù)字碼的多種努力中，至少將接收功率MON輸入通道重新校準(zhǔn)為小于2.5V的滿量程電壓頗具有吸引力。單這么做還不足以解決問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)LSB會(huì)改變且不再與所要求的LSB匹配。解決這一問(wèn)題的有效途徑是采用以下所述的內(nèi)部校準(zhǔn)加右移位方法。

使用DS1859內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位的好處

內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位在被監(jiān)視信號(hào)較小、沒(méi)有利用整個(gè)ADC范圍時(shí)最有用。模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，在模擬域中先將信號(hào)放大一定的倍數(shù)，然后在數(shù)字域中再除以相同的系數(shù)，這樣，LSB量值保持不變，而精密度和準(zhǔn)確度在每右移一位(最多4位)時(shí)提高了2倍。4次移位之后，精密度有所損失，但準(zhǔn)確度會(huì)繼續(xù)提高。值得稱道的是，這種操作僅僅利用了原來(lái)被浪費(fèi)掉的動(dòng)態(tài)范圍。

運(yùn)用內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位的優(yōu)勢(shì)可用圖2中的示例予以恰當(dāng)?shù)卣f(shuō)明。圖2A為一被監(jiān)視信號(hào)的電壓與時(shí)間的關(guān)系曲線。該信號(hào)在0V至0.5V之間擺動(dòng)。圖2B及圖2C為MON輸入電壓與數(shù)字輸出的關(guān)系曲線，分別代表經(jīng)工廠校準(zhǔn)的傳輸函數(shù)，以及采用2次右移和滿量程電壓為2.5V/4 = 0.625V時(shí)的傳輸函數(shù)。0.625V的滿量程意味著被浪費(fèi)掉的碼更少，因?yàn)檗D(zhuǎn)換結(jié)果比2.5V滿量程時(shí)擴(kuò)大了4倍，而接下來(lái)它又被除以4而同比縮小(2次右移位)。確定右移位數(shù)以及與之相關(guān)聯(lián)的滿量程電壓的根據(jù)將在后續(xù)部分中詳細(xì)討論。這里只使用2次右移位來(lái)比較有右移位與無(wú)右移位的差別。所采用的器件設(shè)置以及與每一傳輸函數(shù)相關(guān)的計(jì)算列于相應(yīng)的傳輸函數(shù)下面。

圖2. 無(wú)右移與右移位對(duì)比

圖2中，3條曲線以相同的y軸坐標(biāo)并排排列，這樣，對(duì)于輸入信號(hào)上的某個(gè)特定點(diǎn)(圖2A)，通過(guò)一條通過(guò)該點(diǎn)及各傳輸函數(shù)的水平直線，可粗略地估計(jì)出數(shù)字輸出。再回到本例的0V至0.5V輸入信號(hào)，0.5V輸入由一條穿過(guò)三條曲線的水平粗線標(biāo)出，比較圖B與C即可看出右移位的好處。該圖非常直觀地說(shuō)明，當(dāng)ADC輸入范圍遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)范圍時(shí)，大量的量化臺(tái)階將被浪費(fèi)掉(見(jiàn)圖B)。4096個(gè)臺(tái)階中僅有819個(gè)被用到。圖B中剩下的80%碼字被浪費(fèi)掉。與之相對(duì)比，曲線C則顯示，通過(guò)在內(nèi)部校準(zhǔn)到一個(gè)較小的滿量程電壓，再運(yùn)用右移位，精密度提高了。現(xiàn)在可用4096個(gè)碼中的3276個(gè)碼來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行量化。更值得一提的是，經(jīng)過(guò)右移后，所需的LSB量值沒(méi)有改變。右移位操作對(duì)用戶透明。通過(guò)觀察這兩條曲線上的輸出近似為同一數(shù)字值即可證明這一點(diǎn)。

如何確定右移位數(shù)

某一應(yīng)用可以使用的右移位數(shù)取決于滿量程電壓(內(nèi)部校準(zhǔn))，以及給定輸入信號(hào)所用到的數(shù)字編碼百分比。如果已知輸入信號(hào)的最大電壓(以及滿量程電壓)，則可計(jì)算出理想的數(shù)字輸出碼。否則，將要求在進(jìn)行工程估值以確定數(shù)字輸出范圍時(shí)采用一種所謂的“傳遞”方法，并由此而得出理想的右移位數(shù)。以下對(duì)這種“傳遞”法加以詳細(xì)說(shuō)明。

一旦估算出理想右移位數(shù)及針對(duì)特定應(yīng)用的滿量程電壓，則只需用步驟1、6及7進(jìn)行校準(zhǔn)。

DS1859內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位寄存器

DS1859器件內(nèi)負(fù)責(zé)保存各模擬通道內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位參數(shù)的寄存器列于表1。其中列出了各個(gè)MON通道以及VCC通道的寄存器地址。VCC通道不在本應(yīng)用筆記討論之列，但為完整性起見(jiàn)，將其一并列于表中。量化結(jié)果的存放地址也列于表中，以表明其相對(duì)位置。請(qǐng)注意，增益、偏移及右移位寄存器是位于存儲(chǔ)表01h中(請(qǐng)不要將其與本應(yīng)用筆記中的表1混淆)。存儲(chǔ)表01h的選擇是通過(guò)將01h寫(xiě)入“表選擇”字節(jié)7Fh中來(lái)完成。由于轉(zhuǎn)換結(jié)果位于存儲(chǔ)器的低半?yún)^(qū)(0-7Fh)，因此它們與“表選擇”字節(jié)無(wú)關(guān)。

表1. DS1859內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位寄存器

增益校準(zhǔn)寄存器

增益校準(zhǔn)寄存器為一個(gè)雙字節(jié)值，它通過(guò)調(diào)整輸入開(kāi)關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定某一特定被監(jiān)視通道的增益/衰減量。這使得用戶能將滿量程電壓校準(zhǔn)成介于-500mV及6.5535V之間的任何期望值。

但遺憾的是，對(duì)增益校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行編程并非像“我喜歡增益4....因此我只需要將4寫(xiě)入增益校準(zhǔn)寄存器中”那么簡(jiǎn)單。而且，由于不同器件之間(以及不同批次之間)開(kāi)關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)中的電容值有所差異，因此確實(shí)有必要對(duì)設(shè)定值進(jìn)行校準(zhǔn)。此校準(zhǔn)步驟以及確定需寫(xiě)入增益校準(zhǔn)寄存器中值的步驟列于DS1859數(shù)據(jù)資料中的“內(nèi)部校準(zhǔn)”部分中。其他信息則請(qǐng)參見(jiàn)本應(yīng)用筆記中的“怎樣進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)”部分。

校準(zhǔn)DS1859時(shí)最后須注意的是，一定要搞清楚偏移及右移位寄存器的值，否則，如果它們?yōu)榉?或者未進(jìn)行補(bǔ)償，則器件將不會(huì)被校準(zhǔn)成需要的結(jié)果。

偏移校準(zhǔn)寄存器

偏移校準(zhǔn)寄存器同樣也是一個(gè)雙字節(jié)值，它確定對(duì)每一被監(jiān)視輸入信號(hào)所施加的數(shù)字偏移量。前面曾提到，DS1859的偏移其實(shí)是轉(zhuǎn)換值的簡(jiǎn)單數(shù)字增加或減少，因此在增益被校準(zhǔn)成所需值后(且在右移位以前)，可通過(guò)可編程偏移抵消任何失調(diào)誤差或轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)范圍。但與增益校準(zhǔn)寄存 器相類似，確定要編程的偏移值并非像“我喜歡100mV偏移...因此我只需將100寫(xiě)入寄存器中即可”那么容易。

DS1859數(shù)據(jù)資料中，“內(nèi)部校準(zhǔn)”部分中的偽碼顯示了應(yīng)如何確定“抵消”失調(diào)所需的偏移校準(zhǔn)值，下面提供更多的一些信息和一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何確定正向和負(fù)向偏移。

偏移校準(zhǔn)可通過(guò)先確定應(yīng)從轉(zhuǎn)換值中增加或減去多少個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算。一種常用方法是先施加“零”輸入(如關(guān)掉激光源)，然后再讀出轉(zhuǎn)換值，而這正是您應(yīng)從所有轉(zhuǎn)換值中減去的值。

需寫(xiě)入偏移校準(zhǔn)寄存器中的值，可通過(guò)將所需偏移數(shù)代入到DS1859數(shù)據(jù)資料中提供的等式中，并重復(fù)以下步驟來(lái)計(jì)算：

偏移校準(zhǔn)寄存器 = [4000h - (Count/2)] XOR 4000h

例1：如果您將0V加到MON輸入上并讀到一個(gè)200 (C8h)的數(shù)，則您可以利用偏移寄存器從A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果中減去(比如說(shuō)) 200 (C8h)來(lái)將其清零。利用下式可計(jì)算出應(yīng)該寫(xiě)入寄存器中的參數(shù)：

偏移校準(zhǔn)寄存器 = [4000h - (C8h/2)] XOR 4000h = 7F9Ch

請(qǐng)記住，在此情況下將執(zhí)行減法運(yùn)算，這樣滿量程數(shù)(FFF8h)也將減少C8h，新的滿量程數(shù)為FF30h。

例2：現(xiàn)在讓我們來(lái)看另一種情況，這種情況下你可能想在讀數(shù)中增加200個(gè)計(jì)數(shù)。在此情形下，兩次求負(fù)(公式中的減號(hào)和-C8h相消)將使第二項(xiàng)成為正值，得到：

偏移校準(zhǔn)寄存器 = [4000h + (C8h/2)] XOR 4000h = 0064h

為計(jì)算新的滿量程數(shù)，您或許會(huì)嘗試將FFF8h加上C8h，但FFF8h已是最大可能讀數(shù)，因此滿量程數(shù)仍將保持為FFF8h。

例3：計(jì)算零偏移時(shí)的偏移校準(zhǔn)值：

偏移校準(zhǔn)寄存器 = [4000h - (0/2)] XOR 4000h = 0000h

這也是出廠默認(rèn)的偏移校準(zhǔn)寄存器設(shè)置。

右移位寄存器

右移位寄存器(表01h中的字節(jié)8Eh至8Fh)比偏移寄存器更易于理解。由于MON1至MON3可執(zhí)行多達(dá)7次右移位，故對(duì)于每一MON輸入均需使用3位。對(duì)于表01h中字節(jié)8Eh所代表的MON1與MON2設(shè)置，以及表01h中字節(jié)8Fh所代表的MON3設(shè)置，請(qǐng)參見(jiàn)器件數(shù)據(jù)資料中存儲(chǔ)器配置圖中的數(shù)位位置。這些EEPROM寄存器的工廠默認(rèn)值為00h，禁止右移位。

為進(jìn)一步說(shuō)明右移位的結(jié)果，圖3給出了幾個(gè)右移后的MON量化值例子。

圖3. MON寄存器右移位舉例

怎樣進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)

雖然有好幾種內(nèi)部校準(zhǔn)方法，但本應(yīng)用筆記只討論DS1859數(shù)據(jù)資料中所給出的采用偽碼的二進(jìn)制搜索法。偽碼算法的輸出即為增益及偏移寄存器值，它產(chǎn)生所需的傳輸函數(shù)，亦即所需的LSB。

為使用偽碼算法，必須能將激光設(shè)置成兩種不同的強(qiáng)度，例如為最小及最大值的90%等，而且還必須能進(jìn)行多次重復(fù)。對(duì)于非光學(xué)應(yīng)用，必須按要求將兩種不同的電壓加于MON輸入上。器件數(shù)據(jù)資料中所提供的算法采用90%最大值以使上限低于鉗位值。然而，當(dāng)采用滿量程一定百分比的電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在做數(shù)值計(jì)算時(shí)也應(yīng)考慮相應(yīng)的數(shù)字量百分比。

可通過(guò)將偏移及右移位寄存器設(shè)置成已知狀態(tài)(例如0偏移及0右移位)來(lái)開(kāi)始該偽碼算法，盡管本例中將兩個(gè)寄存器均設(shè)置為0，但只要對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，則亦可采用其他值。例如，如果以所編程偏移開(kāi)始，則FFF8h可能不再是被鉗位的滿量程數(shù)字值(參見(jiàn)偏移校準(zhǔn)寄存器部分)。除初始化寄存器外，該算法也可從計(jì)算幾個(gè)為所需LSB函數(shù)的重要常數(shù)開(kāi)始。

二進(jìn)制搜索增益值時(shí)，首先將增益校準(zhǔn)寄存器設(shè)置成滿量程的一半(即8000h)，然后再將90%最大輸入加至被校準(zhǔn)MON通道，然后讀取量化值。將此測(cè)量值稱為Meas2。接著再檢查Meas2，看它是否被鉗位在FFF8h上(此時(shí)偏移及右移位均為0)。如果讀數(shù)被鉗位，則無(wú)法斷定轉(zhuǎn)換值恰好是FFF8h還是比這大許多(此時(shí)也被鉗位成FFF8h)。無(wú)論怎樣，增益設(shè)置都太高。在后續(xù)的二進(jìn)制搜索法中，將增益值減半并重復(fù)此操作，直至找到非鉗位增益值為止。

一旦找到非鉗位的Meas2，即可通過(guò)施加零輸入并讀取其數(shù)字轉(zhuǎn)換值來(lái)繼續(xù)該算法。此轉(zhuǎn)換值即為Meas1。最后，計(jì)算Meas2與Meas1的差值，并使用在算法開(kāi)始時(shí)所算出的常數(shù)來(lái)與所需差值(CNT2-CNT1)進(jìn)行比較，如果Meas2-Meas1小于CNT2-CNT1，則將增益再減半；如果Meas2-Meas1大于CNT2-CNT1，則在減半后再將其恢復(fù)到當(dāng)前增益值。重復(fù)此過(guò)程直至總共進(jìn)行16次。即獲得一個(gè)代表所需增益(以及所需LSB)的16位值。

以下介紹另一種能使該增益校準(zhǔn)過(guò)程更加形象的方法。先從16位增益校準(zhǔn)寄存器的MSB (b15)開(kāi)始，將該位設(shè)置為1 (同時(shí)將其他各位初始化為0)；再使MSB = 1，并加上模擬輸入，然后再讀取對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出，如果該讀數(shù)被鉗位，則表示增益太高，可將MSB寫(xiě)回至0，否則將其保留為1，因此現(xiàn)在即已知MSB。然后再轉(zhuǎn)向下一位(b14)，也是先將b14設(shè)為1 (此時(shí)保留b15為已確定值)，此時(shí)b13至b0仍為0。如果增益仍太高，則可重復(fù)前述操作，即將b14設(shè)為0，否則保留為1。此過(guò)程一位接一位進(jìn)行，直至確定出全部16位為止。其結(jié)果仍是一個(gè)代表所需增益的16位值。

在確定所需增益以后，即可計(jì)算新的偏移或?qū)⑵浔Ａ魹? (無(wú)偏移)。此校準(zhǔn)方法取決于所使用的偏移性質(zhì)。數(shù)據(jù)資料中對(duì)該算法的解釋是基于如下假設(shè)，即：用戶想要執(zhí)行負(fù)偏來(lái)清零數(shù)字讀數(shù)，以使零模擬輸入時(shí)產(chǎn)生全0輸出。這可簡(jiǎn)單地通過(guò)施加零模擬輸入并讀取相應(yīng)的轉(zhuǎn)換值來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果零輸入(例如激光關(guān)斷)產(chǎn)生(例如) 20h的數(shù)字輸出，則可對(duì)偏移進(jìn)行編程以將20h從每一轉(zhuǎn)換值中減去。在本例中，則是先將20h代入偏移公式中，然后再將計(jì)算結(jié)果編程至所需MON通道的偏移校準(zhǔn)寄存器中來(lái)完成。

內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位舉例

為演示本應(yīng)用筆記所提及的概念，我們采用了以下示例。

在此例中，利用MON3來(lái)監(jiān)視Rpower，當(dāng)施加-40dBm最小輸入時(shí)，在DS1859的MON3管腳上呈現(xiàn)出10mV的電壓，此時(shí)該輸入所需數(shù)字輸出為0000h。當(dāng)施加0dBm輸入時(shí)，MON3管腳上的電壓為300mV，此時(shí)所需數(shù)字輸出為2710h，這樣的選擇是為了滿足SFF-8472規(guī)定的LSB (Rpower的LSB對(duì)應(yīng)于0.1μW)。

確定此例中的理想右移位數(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因?yàn)橐呀?jīng)給定所需的數(shù)字輸出范圍(0000h至2710h)。利用DS1859數(shù)據(jù)資料中的表9，可得到理想右移位數(shù)為2。現(xiàn)在請(qǐng)記住右移位數(shù)為2，要使2710h在經(jīng)過(guò)2次右移位后仍為最終輸出數(shù)字值，我們可推斷，此時(shí)300mV的輸入在右移位以前必須產(chǎn)生9C40h的轉(zhuǎn)換值，因此需要用內(nèi)部校準(zhǔn)來(lái)將300mV輸入的轉(zhuǎn)換值“抬高”至9C40h。在完成偏移的內(nèi)部校準(zhǔn)及編程以后，即可執(zhí)行2次右移位。該舉例被歸納于表2中。

表2. 內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位舉例

在確定了輸入與輸出之間的關(guān)系后(如表2所示)，即可用數(shù)據(jù)資料中提供的內(nèi)部校準(zhǔn)程序來(lái)對(duì)器件進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)程序先從執(zhí)行幾步如下所示的預(yù)先計(jì)算開(kāi)始。請(qǐng)注意，這里并未采用數(shù)據(jù)資料校準(zhǔn)程序中所給出的90%，因?yàn)榈诙?zhǔn)點(diǎn)(300mV = 9C40h)已經(jīng)小于滿量程值的90%，故本例中所采用的內(nèi)部校準(zhǔn)程序未采用90%參考點(diǎn)：

根據(jù)表2進(jìn)行以下計(jì)算：

LSB = (0.300V - 0.010V)/(9C40h - 0000h) = 0.290V/40,000 = 7.25μV

滿量程電壓 = FS = LSB × 65535 = 7.25μV × 65535 = 0.475128V

CNT1 = 0.010/LSB = 1379.3 => 1379 (dec)

CNT2 = 0.300/LSB = 41379.31 => 41379 (dec)

當(dāng)采用兩個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，CNT1及CNT2為所期望(所需)的數(shù)字輸出，內(nèi)部校準(zhǔn)程序?qū)⒎磸?fù)搜索與這兩個(gè)值所確定的斜率最接近的斜率。

校準(zhǔn)程序反復(fù)進(jìn)行16次以下過(guò)程，即先用二進(jìn)制來(lái)對(duì)該斜率進(jìn)行編程然后再檢查其是否與所需的斜率相等，在此例中，是采用內(nèi)部校準(zhǔn)程序以及表3中所列全部16次重復(fù)輸入與輸出來(lái)對(duì)DS1859進(jìn)行校準(zhǔn)。

表3中的第一欄“Iteration (重復(fù))”等于程序中的“n”； gain_result (增益結(jié)果)欄為每次重復(fù)時(shí)被編程進(jìn)增益校準(zhǔn)寄存器(即器件表01h中的字節(jié)98至99h)中的值；“Meas1”及“Meas2”欄則分別為施加300mV及10mV輸入時(shí)器件上的讀數(shù)；最后，對(duì)于Meas2不被鉗位的重復(fù)，將Meas2-Meas1與CNT2-CNT1進(jìn)行比較，如果Meas2-Meas1大于CNT2-CNT1，則表示增益結(jié)果太大，對(duì)應(yīng)于此次重復(fù)的Gain Cal (增益校準(zhǔn))位為0，而這隨后又確定后續(xù)重復(fù)中的增益結(jié)果。當(dāng)完成全部16次重復(fù)后，即得到增益校準(zhǔn)值，如表3所示，此例中所使用器件的增益校準(zhǔn)值為5038h。

表3. 實(shí)際的內(nèi)部校準(zhǔn)值

對(duì)于已被編程成新增益校準(zhǔn)值的器件，可通過(guò)施加10mV (即我們希望其輸出讀數(shù)為0000h的電壓)并讀取其數(shù)字輸出結(jié)果來(lái)確定其偏移校準(zhǔn)。此例中所使用的器件在輸入為10mV時(shí)輸出為0558h。利用偏移公式，可將偏移校準(zhǔn)計(jì)算如下：

MON3偏移校準(zhǔn) = [4000h - 0558h/2] XOR 4000h = 7D54h

最后，再按下式來(lái)計(jì)算新鉗位值：

新鉗位值(右移前) = FFF8h - 0558h = FAA0h

完成內(nèi)部校準(zhǔn)后，即可通過(guò)將20h寫(xiě)入表01h中的8Fh來(lái)執(zhí)行2次右移位。

結(jié)論

DS1859的內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位特性，可為用戶提供最大的靈活性并使其適用。于各種應(yīng)用本應(yīng)用筆記提供了DS1859數(shù)據(jù)資料中未給出的附加信息，例如為什么內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位具有優(yōu)勢(shì)以及如何來(lái)實(shí)現(xiàn)等。同時(shí)還給出了一個(gè)與理論相聯(lián)系的運(yùn)用“傳遞”方法的實(shí)例，并提供了DS1859內(nèi)部校準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)際得到的讀數(shù)。

審核編輯：郭婷