高輸入阻抗的軌至軌測量系統的電路實現

關鍵字：高輸入阻抗 軌至軌測量

基于模數轉換器(ADC)的精確測量系統的兩個非常理想的特征是輸入阻抗高、輸入范圍寬。本文描述的電路能實現這些性能，它具有輸入阻抗超高，輸入范圍比電源軌高300mV的特性。

這個示例電路將一種熱耦和電阻溫度傳感器(RTD)連接到軌至軌、高輸入阻抗ADC簡化了精準測量>LTC2449高性能Δ-ΣADC上(圖1)。熱耦輸出的變化很小(每℃為幾十毫伏)，而且如果熱耦結的溫度比連接熱耦到PCB走線的“冷結”的溫度更低，則輸出為負。

通過比較RTD上的電壓和參考電阻RREF上的電壓來測量RTD，可提供高精度的電阻比較，且無需增加精密電流源。如圖1所示將傳感器接地是一個很好的減少拾取噪聲的首要方法。然而，這個ADC必須能處理非常接近或者稍稍大于電源軌的輸入信號，就像LTC2449一樣。

圖1：在這個熱耦合測量電路中，ADC通過MUXOUT引腳將模擬輸出連接到外部緩存器中以提供很高的輸入阻抗。

ADC的模擬輸入信號連接到器件的MUXOUT引腳，一個外部緩沖器將這些信號與開關電容ADC的輸入信號隔離開來。外部緩沖器為精密CMOS雙運放LTC6241，它使得從多路器到模擬輸入為高阻抗。這種方法明顯優于集成緩沖器，因為只要緩沖器電源合適，這種方法的模擬輸入便為真正的軌對軌。

LTC6241具有軌對軌輸出級，以及一直從負電源到低于正電源1.5V范圍的共模輸入范圍。因為沒有軌對軌放大器可以真正將其輸出拉升到電壓軌，所以它采用LT3472升壓/反相調節器，通過5V LTC2449電源產生1.25/7V的運放電源(圖2)。調節器可以為多個放大器和其它真正需要擺幅達到軌的電路提供足夠電流。

圖2：升壓/反相調節器電路利用ADC的+5V電壓，并為緩沖器放大器提供雙電壓電源。

此外，LT3472的1.1MHz開關頻率接近LTC2449數字濾波器阻帶的中點。當使用內部轉換時鐘時，阻帶的中點為900kHz，并與所選的速度模式無關。放大器的0.01μF電容負載和補償網絡使ADC具有一個“電荷池”，以平衡ADC的采樣電流，而2.5k反饋電阻則用來保持直流精度。