提高MAX1464的转换分辨率

MAX1464是一款高性能、低成本、低功耗、多通道、基于微处理器的数字式传感器信号调理器，集成了片上闪存和温度传感器。在信号通路的中心有一个16位模数转换器(ADC)用来将模拟输入信号转换成数字量由内部微处理器进行处理。为了最大化转换分辨率，必须将输入信号的失调使用粗调-失调(CO)DAC调零，然后通过设置可编程增益放大器(PGA)将其放大到ADC线性范围内的最大可能值。必须对输入信号进行粗调-失调设置，使传感器的激励为中间等级时数字量尽可能接近0x0000(十六进制)。然后设置PGA的增益使激励最小和最大时数字量尽可能接近ADC范围的±85%。

由于CO和PGA设置的分辨率有限，这一阶段的输入信号只能进行PGA和失调的粗调。输出信号最终和最精确的调整通常是在最后的校准过程中完成，这一过程利用补偿算法对传感器误差、器件差异、应用电路元件差异以及所有其余的误差进行合并和校正。一般，相同的CO和PGA设置适用于同一条生产线上的传感器，因为其具有合理的一致性，所以不需要为每个单独的传感器确定CO和PGA设置。

在MAX1464信号调理器中，通道1、通道2和通道T (温度传感器)输入的CO和PGA设置相互独立。对每个通道，PGA使用配置寄存器中的5位进行设置(17种可能的设置)，CO使用4位进行设置(包括1个符号位，有16种可能的设置)。对一个未知特性的传感器进行最优粗调-失调和增益设置的方法如图1中的流程图所示。配置寄存器的详细定义和设置方法请参考MAX1464的数据资料。

实例

在这个例子中，电源电压为5V时期望的补偿输出是0.5V到4.5V，所使用的传感器具有10mV/V的灵敏度和-12mV/V的失调，基于此来确定CO和PG A的设置。所以传感器的失调是5V * (-12mV/V) = - 60mV，满激励时的传感器量程是50mV。同样地，-FSO (满量程输出)=-85mV，+FSO = -35mV。根据下面的流程图，PGA增益设置是PGAn[4:0] = 10000b (gain = 123)，粗调失调校正设置是Con[3:0] = 1010b (+57mV RTI - 参考输入)。ADC的粗校正-FS输入是(-85mV + 57mV) * 123 = -3.690V。ADC的+FS输入是(-35mV + 57mV) * 123 = + 2.460V。ADC的输入范围是±VDD。这样，数字化的传感器信号变成-FS = -3.690/5 = -0.738和+FS = +2.460/5 = +0.492。

注意到电桥乘以VDD，ADC除以VDD。因此，系统是比例式的，对VDD的直流分量不敏感。当输入超出±VDD时ADC输出±1.0。


图1. 使用MAX1464信号调理器时用于补偿传感器信号的最优粗调失调和PGA设置的确定方法