AD7794在高精度低功耗测量装置中的应用

之内，从而起到过压(包括正和负)保护的作用。电阻R7、R8、R9和R10作为限流电阻使用(其阻值对于信号而言几乎没有影响)，进一步保护了后级电路。cl和C2能有效地滤除进入电路的射频干扰，对靠近电台的地区使用特别有效。

　　AD7794的参考电压可取自内部，也可取A于外部。但是当测量外部电桥信号时，使用外部参考电压比较有效，所以在本电路中使用了外部参考。当使用AD7794在测量微小信号的时候．就会用到片内低噪声仪表放大器，这样可以有效地降低外部噪声的干扰，比如说，当内部放大器的增益为64时，所引入的噪声典型有效值只有40nV。但是当运放的增益大于等于4的时候，其共模电压不能够太低，否则会使运放的特性变坏。根据需要，当AD7794工作与斩波模式时，输入共模电压((AD7794 )+( 一))必须大于． ，这样才_AIN+ AD7794 AIN ／2 0 5V能保证输入信号的动态范隔；并且，当使用内部放大器时，如果所使用的外部参考电压VREF接近模拟电源AVDD时，则实际输入的模拟信号值不能超过(Vr。lgain)的90％，否则AD在输入信号的高低两端的线性度会变差。为了很好的解决这个问题，在本电路中使用了R6和R12，这样可以使AD7794的参考电压AD7794．REF+和AD7794 REF一不至于接近模拟电源的极限电压。整个电路采用桥式输入，这样，在外接电源在小范围内有波动的时候，可以保证实际加入到放大器的差值电压和输入的参考电压不受外界的影响。

　　AD7794采用偏移二进制编码，当使用单极性信号时(Ain+ - Ain > 0)，其输入电压与输出数据的关系为：

　　这个D直接代表了被测量。这里，G为总增益。(REF+ - REF-)为差分参考电压，(Ain+ - Ain-)为输入差压信号。

　　而当使用双极性信号时(REF>Ain+ - Ain>0如或0>Ain+ - Ain>-REF，输出特性变为：

　　要用外部参考电压时，由于R5、R7、R11可以忽略，因此有：

　　在理想传感器中，

R为测量电桥的总电阻，也即桥臂电阻，静态时R1=R2=R3=R4=R，为测量时的每臂电阻变化量。可见，使用外部参考电压(同时做为传感器电压激励)时，ADC输出数据与传感器变化，即与被测量直接相关，与参考电压的实际值无关!这就对参考电，爱的稳定性要求大大降低了。当然，参考电瓜要符合ADC的量值要求，并且，在一次测量(转换)中仍然要求不变(短期稳定即可)。

　　整个系统适用于高精度低功耗要求的场合。在这里，给整个电桥提供激励的电压也即参考电压取自MSP430F1611的DAC输出端。这样做，既可以保证所加电压的精度和稳定性，又可以在不需要测量信号的时候，可以随时关闭给电桥的供电。当MSP430微处理器进入休眠状态时，也可以使整个系统的芯片连同电路一起处于一个休眠状态，这样可以进一步降低系统功耗。

　　4 AD7794的实验和实测效果

　　为了模拟出实际AD7794的使用场合，将图3中的R1、R2、R3、R4全部用电阻箱代替，电阻箱的精度和分辨率为0．1欧姆。实际测试中，使用的电阻变化量为1欧姆。在测试过程中，Rl、R4作为一组，而R2、R3作为一组，两组阻值分别向不间的方向变化，即一组调大．而另一组调小，以此来模拟传感器上的压差变化，然后将实测数据绘成曲线。实验结果示于下图．其中，纵轴为实测的AD转换结果，横轴为压差变化率，即(V+-Vv)／(VRF+-VREF_)。

　　由图4可以看出，整个AD7794的表现效果令人满意，整个AD转换结果与实际输入的信号成线性变化，而实测的最大线性误差小于l‰。

　　5 结论

　　该系统已成功地应用于低功耗燃气计量装置中，并稳定可靠地运行。与传统方案比较，本系统精度高、功耗小、抗干扰能力强，易于调试，体积小，适合于手持、野外、太阳能供电等多种应用场合。这种方法可以推广应用到低频、缓变等信号的广泛工业测量应用中。

　　本文作者创新点：提出了基于AD7794的高精度超低功耗测量计量装置的设计原理和方法，并以给出了具体的硬件电路，为进一步开发其它类型的测量装置提供了一定的参考作用。

发布者：小宇