MAX1464可輕松配置為傳感器產生恒流激勵,與電阻傳感器應用的電源電壓成比例。利用具有高溫度系數 TCR 的傳感元件的應用,例如壓阻電橋、RTD 等,通常采用恒流激勵來實現。本應用筆記建議采用簡單的阻性網絡,為傳感器激勵提供比率電流源。
使用具有高溫度系數TCR的傳感元件的應用,如壓阻電橋、RTD等,通常通過恒流激勵來實現。MAX1464可輕松配置為產生恒定電流,與電源電壓成比例,適用于阻性傳感器應用。本應用筆記建議使用一個簡單的阻性網絡來提供比率式電流源。為了減少外部元件,可以使用MAX1464內部的非專用運算放大器。
MAX1464為高度集成的可編程傳感器信號調理器,具有兩個輸入/輸出通道和16位分辨率,提供信號放大、校準、線性化和溫度補償。MAX1464支持模擬或數字輸出選擇,包括4–20mA、0.5V至4.5V比例和PWM。
當今的許多傳感器應用都使用傳感元件,例如壓阻式傳感器,具有非常高的電阻溫度系數(TCR)和靈敏度(TCS)。這兩個系數通常具有可比的值,但符號相反。為了最大限度地降低整體溫度依賴性并提高傳感元件的性能,傳感元件通常以恒流驅動。MAX1464可配置為為這些應用產生恒定電流。圖1顯示了一個簡單的電阻電路,該電路產生恒流IB,用于激勵傳感元件RB。適用于圖1電路的公式如下。圖2顯示了VDD的4.5V至5.5V比例電流。
圖1.恒流源電路,用于MAX1464應用。
圖2.激勵電流與VDD成比例。
選擇圖1中的電阻R1和R2值時,必須確保從VDD線路獲取的電流(IR1)不會使電源過載,也不會損害VDD線路為MAX1464信號調理器供電的源極能力。
通過電阻R3的電流IR3等于V3/R3,該電流的唯一來源是op_amp LG。由于電壓V2與R1和R2電阻的比例成正比,只要R1和R2具有相同的TCR,電壓V2(以及V3,V2 = V3)將與環境溫度無關。但是,由于R3的TCR,當前的IR3會隨著溫度而變化。由于IB = IR3,電壓VB也會受到R3的TCR的影響。為了盡量減少R3對傳感器溫度性能的影響,必須使用TCR盡可能小的電阻。此外,由于傳感器輸入阻抗的TCR,VB也會隨溫度而變化。典型的壓阻式換能器的TCR約為3000 PPM,占VB隨溫度變化的大部分。在MAX1464的典型應用中,這不是問題,因為所有溫度誤差將集中在一起,并通過補償算法進行校正。
方程: | IB = IR3 | (1) | |
VB = IB × RB | (2) | ||
其中RB是傳感器的輸入阻抗 | |||
IR3 = V3/R3 | (3) | ||
V3 = V2 = VDD × R2/(R2 + R1) | (4) | ||
IR1 = VDD/(R1 + R2) | (5) |
選擇應用參數時,選擇激勵電流IB,以便在所有溫度條件下(VB+V3)
例:
當VDD=5V時,以下元件值將產生0.455mA電流用于傳感器激勵,并且當VDD范圍為4.5V至5.5V時,與VDD保持比例:
R1 = 10.0kΩ;R2 = 1.0kΩ;R3 = 1.0kΩ
將這些值應用于方程,得到V2 = 0.455V和V3 = 0.455V。等式3和1顯示電橋電流為IB = 0.455mA。公式5顯示VDD電源不會過度負載IR1 = 0.455mA。此外,對于電橋阻抗為5kΩ的傳感器,將產生VB = 2.27V的電橋電壓。
在傳感器應用中,傳感器和信號調理器處于不同的溫度,傳感器橋電壓VB可以連接到MAX1464輸入通道之一,并用作傳感器溫度指示器,前提是電阻R3的TCR已知或可以忽略不計。
在下面建議的電路中,LG代表MAX1464輸出通道之一的內部“大”運算放大器。在實際應用中,可以使用輸出通道或外部運算放大器的未使用的“大”或“小”內部運算放大器。
審核編輯:郭婷
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