摘要:MAX1464是一款高性能数字信号调理器,包括一个内部温度传感器,该传感器可用来校正与温度相关的信号,或作为一个性能可与业界领先的温度传感器相媲美的独立温度计。本应用笔记介绍了MAX1464的片上温度传感器,并给出了欲获得接近测试系统重复性的温度读数时建议采用的方法。
与先前推出的产品MAX1463相比,MAX1464大大改进了片上温度传感器的比例误差(或电源抑制比,PSRR)。本应用笔记对MAX1464的PSRR进行量化,并且给出一个可将该误差进一步减小75%的简单公式。
表1. MAX1464的归一化ADC读数
1- 用ADC来转换VDD时,MAX1464自动提供0.7的增益。
2- 读VDD时,只有当PGA[4:0] = 00000时结果才有效。更高的增益设置将导致ADC饱和。
MAX1464还具有极低的比例误差。根据表1中给出的数据,图1表示最大比例误差为0.64% fs,并且出现在VDD = 4.5V和T = +125°C时。对于总体误差率为1%的器件,该比例误差造成的影响仅占0.0064% (0.64% x 1% = 0.0064%)。
图1. MAX1464温度传感器的典型比例误差,该误差是温度和电源电压的函数。
尽管比例误差很小,仍然能进行校正以改善性能。
图1的误差曲线表明,VDD为4.5V和5.5V时,+70°C对应比例误差曲线的中点。在中点(+70°C)附近简单地移动一下误差曲线,就可显著地减小误差。
式1是+70°C时的比例误差函数。
(式1) ADC_T_error(Vdd, 70C) = 0.088111 x Vdd^2 - 0.14959 x VDD + 0.061092
从每个ADC_T读数中减去该误差函数可以消除+70°C时的误差,并使误差曲线以0%线为中心。图2绘出了表1中的读数减去式1后的结果。这一简单的校正方法将本身已经较小的内部温度传感器的比例误差减少了75%,即从0.64%减为0.15%。
图2. 进行单点温度校正后,MAX1464温度传感器的典型比例误差。
在那些需要更好的比例性能的应用中,必须在多个温度点标定温度传感器的特性,并且式1必须被进一步扩展为温度的函数。此时应注意,一般来说比例误差与设计和工艺过程有关;同一类型的所有器件其比例误差曲线通常具有相似的形状和大小。因此,用户可以定义一个函数来描述具有代表性的一组样本的比例误差,并将该函数推广运用到整个产品系列。无论需要单点温度校正还是多点温度校正,仅需要在产品开发阶段计算一次。然后将得到的公式整合到补偿算法中。
式1是根据实际数据得出的,因此它可以作为设计起点,并可根据需要修改/扩展。实施多点补偿时,可减小比例误差以接近测试系统/MAX1464/传感器的重复性。
温度传感器的精度受到用户所进行的校准级别的影响。一般来说,通过对温度传感器进行多点温度校准,并在ADC_T读数中整合特性函数,用户可以获得高于市场上大多数性能出色的温度传感器的精度。通常,只在两个温度点校准温度传感器可获得±2°C的精度(图3)。当对各ADC_T读数执行温度传感器校正时,该过程仅使总的补偿过程增加几毫秒,使MAX1464的信号环路处理增加几微秒。
图3. 校准ADC_T读数后MAX1464的温度误差,(PGAT[4:0] = 00001; COT[3:0] = 1101)。
由于MAX1464的架构整合了温度传感器输出和粗调-失调DAC输出以生成ADC_T输入,不校准各个温度传感器不可能获得温度精度。不用说,温度传感器用于正常的传感器信号补偿时不需要校准。
关键字:MAX1464 片上温度 传感器
编辑:神话 引用地址:MAX1464的片上温度传感器
引言
MAX1464是一款高性能数字信号调理器,带片上温度传感器,在-40°C至+125°C的工作温度范围内输出分辨率近似为+2mV/°C。内置的16位ADC以类似于转换传感器输入的方式,对内部温度传感器输出进行转换。对温度传感器输出进行转换时,ADC (ADC_T对应温度传感器输出)自动采用四倍的内部带隙电压4 x 1.25V = 5V)作为ADC_T基准电压。温度数据格式是15位数据加符号位的二进制补码形式。为提高温度分辨率,可对MAX1464的Coarse Offset (CO) DAC进行编程以实现温度传感器输出的失调调零,并且可设置PGA增益来放大温度传感器输出。内部CPU可用来提供额外的数字式增益和失调校正。与先前推出的产品MAX1463相比,MAX1464大大改进了片上温度传感器的比例误差(或电源抑制比,PSRR)。本应用笔记对MAX1464的PSRR进行量化,并且给出一个可将该误差进一步减小75%的简单公式。
计算温度传感器输出
表1给出了MAX1464分别在4.5V、5.0V和5.5V VDD电源下的归一化温度传感器输出(采用50个样本的测试结果),器件内部设置为:COT[3:0] = 1101,PGAT[4:0] = 00001 (PGA增益 = 7.7)。(更高的PGA增益将导致ADC饱和,从而使输出结果无效。) 如表1所示,在-40°C至+125°C温度范围内,VDD = 5V时ADC_T输出范围的归一化ADC结果为0.4830 (约16,000个ADC计数)。因此,我们分析时用0.4830作为温度传感器的满量程输出,用满量程百分比(% fs)来表示温度传感器的误差。在实际应用中,可以使用MAX1464的内部CPU为温度传感器输出提供额外的数字式增益和失调校准,从而获得经过校准的温度输出。应用笔记:MAX1464 Signal-Conditioner, Sensor Compensation Algorithm,演示了CPU的这种用途。表1. MAX1464的归一化ADC读数
Supply Voltage | Typical Temperature-Sensor output (PGAT[4:0] = 00001; COT[3:0] = 1101) | VDD1,2 | |||||
-40°C | 0°C | +25°C | +70°C | +85°C | +125°C | +70°C | |
4.5V | -0.26218 | -0.14002 | -0.08126 | 0.06909 | 0.11344 | 0.22223 | 0.61602 |
5.0V | -0.26384 | -0.14195 | -0.08328 | 0.06671 | 0.11097 | 0.21912 | 0.68393 |
5.5V | -0.26480 | -0.14311 | -0.08451 | 0.06516 | 0.10936 | 0.21684 | 0.75118 |
1- 用ADC来转换VDD时,MAX1464自动提供0.7的增益。
2- 读VDD时,只有当PGA[4:0] = 00000时结果才有效。更高的增益设置将导致ADC饱和。
PSRR的计算及优化
MAX1464的片上温度传感器最初仅用于传感器补偿。出于这个目的,绝对精度对最终产品而言就显得无关紧要。然而,温度传感器的重复性和比例误差对最终产品的性能影响重大。MAX1464的片上温度传感器具有极佳的重复性。-40°C至+125°C范围内100个离散温度点读数的最大标准偏差仅为2.5个ADC计数或0.016% fs。由此看来,MAX1464的重复性比市场上大多数性能出色的温度传感器还好。MAX1464还具有极低的比例误差。根据表1中给出的数据,图1表示最大比例误差为0.64% fs,并且出现在VDD = 4.5V和T = +125°C时。对于总体误差率为1%的器件,该比例误差造成的影响仅占0.0064% (0.64% x 1% = 0.0064%)。
图1. MAX1464温度传感器的典型比例误差,该误差是温度和电源电压的函数。
尽管比例误差很小,仍然能进行校正以改善性能。
图1的误差曲线表明,VDD为4.5V和5.5V时,+70°C对应比例误差曲线的中点。在中点(+70°C)附近简单地移动一下误差曲线,就可显著地减小误差。
式1是+70°C时的比例误差函数。
(式1) ADC_T_error(Vdd, 70C) = 0.088111 x Vdd^2 - 0.14959 x VDD + 0.061092
从每个ADC_T读数中减去该误差函数可以消除+70°C时的误差,并使误差曲线以0%线为中心。图2绘出了表1中的读数减去式1后的结果。这一简单的校正方法将本身已经较小的内部温度传感器的比例误差减少了75%,即从0.64%减为0.15%。
图2. 进行单点温度校正后,MAX1464温度传感器的典型比例误差。
在那些需要更好的比例性能的应用中,必须在多个温度点标定温度传感器的特性,并且式1必须被进一步扩展为温度的函数。此时应注意,一般来说比例误差与设计和工艺过程有关;同一类型的所有器件其比例误差曲线通常具有相似的形状和大小。因此,用户可以定义一个函数来描述具有代表性的一组样本的比例误差,并将该函数推广运用到整个产品系列。无论需要单点温度校正还是多点温度校正,仅需要在产品开发阶段计算一次。然后将得到的公式整合到补偿算法中。
式1是根据实际数据得出的,因此它可以作为设计起点,并可根据需要修改/扩展。实施多点补偿时,可减小比例误差以接近测试系统/MAX1464/传感器的重复性。
MAX1464作为温度计
片上温度传感器为传感器补偿而设计。但是,如果对MAX1464的温度传感器进行校准,它可用作温度计来监测器件的准确温度。虽然相似器件的比例误差仅校准一次,但是每个器件必须单独校准以实现更高的精度。这是因为不同器件的ADC_T输入信号分量(温度传感器失调、温度传感器灵敏度以及CO DAC输出)差异极大。温度传感器的精度受到用户所进行的校准级别的影响。一般来说,通过对温度传感器进行多点温度校准,并在ADC_T读数中整合特性函数,用户可以获得高于市场上大多数性能出色的温度传感器的精度。通常,只在两个温度点校准温度传感器可获得±2°C的精度(图3)。当对各ADC_T读数执行温度传感器校正时,该过程仅使总的补偿过程增加几毫秒,使MAX1464的信号环路处理增加几微秒。
图3. 校准ADC_T读数后MAX1464的温度误差,(PGAT[4:0] = 00001; COT[3:0] = 1101)。
由于MAX1464的架构整合了温度传感器输出和粗调-失调DAC输出以生成ADC_T输入,不校准各个温度传感器不可能获得温度精度。不用说,温度传感器用于正常的传感器信号补偿时不需要校准。
参考文献
- MAX1464数据资料
上一篇:MAX6650和MAX6651风扇速度调节器在24V及48V
下一篇:具有风扇失效指示的监控IC
推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:54
"魔指"传感器诞生 任何表面都可变为触摸屏
“魔指”配备了一个微型摄像头和光量传感器,使触摸屏更加普及
加拿大科技人员本月研发出了一个名为“魔指”(Magic Finger)的装置,只要把它戴在手指头上,你就可以让任何表面变成一个触摸屏,从而滑动使用。据悉,该装置配备了一个微型摄像头和光量传感器,以识别服务并检测用户手指的移动。把“魔指”的尼龙指环套在手指上后,你可以使用一些手势来操作电脑了。
该研发团队希望进一步缩小“魔指”的大小,让它成为一个完全独立的设备——可以安装在一个戒指上,或者嵌入指甲下面,甚至是嵌入手指尖。平时它处于休眠状态,需要的时候就可以立刻派上用场。
酷吧?目前的“魔指”装备还仅仅概念设计。但也许不久,它就是一个指尖科技设备—
[家用电子]
Nordic低功耗蓝牙传感器持续监测吉他温湿度,提供高效保护
Nordic Semiconductor宣布,总部位于北京的青萍科技(北京)有限公司已选择nRF52832低功耗蓝牙 (Bluetooth® Low Energy /Bluetooth LE)先进多协议芯片级系统 (SoC),为“李吉他蓝牙温湿度计” 传感器设备提供内核处理和无线连接能力。 这款专业吉他温湿度传感器产品可通过内置磁铁固定在吉他音孔附近的面板上(也可用于其他木质乐器),连续监测吉他内部和周围的温湿度情况。用户可随时查看乐器存放环境的温湿度,并适时调整,预防吉他变形、开裂或开胶。保存吉他的适宜温度范围为20~25°C,湿度范围为40%~50%,温度或湿度的剧烈变动可能导致严重的后果,例如部件翘曲、品丝突出和琴
[传感器]
“创可贴式传感器” 研发成功
2013年7月5日,于东京有明国际会展中心举行的“日本Nano Micro Business展”举行了一场研讨会,介绍了正在进行中的日本政府项目“社会课题对应传感器系统开发项目”的成果和推进计划。会议公开了只需像创可贴一样粘贴即可构建传感器网络的传感器模块的开发过程。 该项目旨在开发具备无线通信功能和独立电源功能的柔性传感器模块及相关技术。传感器模块可像创可贴一样粘贴在对象物上,感知周围环境并以无线方式发送数据,成本为1000日元左右。由于设置容易而且成本低,可大量用于工厂、办公室及店铺等场所。 在此次研讨会上,与日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)进行共同开发的技术研究联盟——日本NMEMS技术研
[医疗电子]
传感器在工业 4.0 预测性维护中的应用
工业预测性维护概念存在已久,最早可以追溯到人们第一次说“机器很快就会坏了”的时候。从给手表内部的轴承加注润滑油,到养护维修大型发电设备,从简单的家电,到复杂的空间站,预测性维护无处不在。 早期预测性维护在很大程度上依赖技工的专长和直觉来解决问题或诊断故障,而今天的先进诊断设备和工业 4.0 技术增加了电子传感器和机械传感器,能够更准确地发现并诊断问题。 传感器已成为预测性维护应用的重要组件。 Figure 1 -- Typical PM Application in Industry 4.0 图 1—工业 4.0 中的典型预测性维护应用 作为工业 4.0 的重要组成部分,本地决策系统在设备内或附近收集传感器数据,以
[物联网]
业内人士北碚集结,论国产传感器发展之道
工业4.0 的浪潮已经席卷全球,而传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。而传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为“传感器技术强,则自动化产业强”。由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。虽然中国的传感器市场发展很快,但本土传感器技术与世界水平相比仍存在很大差距。所以,培育壮大智能产业,加强新型传感器研发,提升传感器技术在智能制造体系中的应用,并努力实现国产化,是重中之重。 2019年8月24日,以“智能网联 感物芯声”为主题的传感器与物联网高峰论坛于重庆市北碚区隆重举行。此次论坛由重庆市经济和信息化委员会、重庆市北碚区人
[传感器]
TI毫米波技术如何让人们看的更清晰?
一直以来,许多技术领先的厂商都致力于开发高度集成的雷达视觉技术,实现精准且不受环境噪音影响的效果。一架巨大的飞机在屏幕上只能呈现为一个点,那已经是过去的老旧雷达屏幕了。现如今,采用TI独特毫米波技术的毫米波 传感器 ,可以帮助我们看到具有详细轮廓的物体并对其进行分类,实现“眼见为实”。 想象一下,一个灵敏的机器即使在充满灰尘、黑暗、雾气或下雨等恶劣条件下也能避开障碍;一个安全系统,可以透过墙壁看到入侵者;一架无人机可以检测到肉眼看不到的高架电缆;一个安装在手术工具尖端的微型雷达可以检测到生物质;又或者一个微型传感器可以监测动脉壁和声带运动。 这种机器视觉依赖于复杂的互补计算方式,在汽车、工厂自动化、楼宇自动化和医疗等领域的应用中,
[安防电子]
基于数字倾角传感器的线路道岔电子检测尺设计
引言
线路道岔 电子检测尺 是列车运行安全的重要保障,其主要用途是测量轨道的轨距、水平度,目的是为了预防因外界环境温度的影响而使钢轨状态变形。此外,它也可消除人工机械式测量带来的误差大、工作效率低等不良因素,从而进一步提高铁路安全保障措施。
本文所设计的系统可以测量标准轨距为1435mm轨道的水平度、轨距,可实现自动检测、自动存储。通过RS232接口与计算机数据通信后,可用专用软件查询分析所有测量数据,并可打印报表。
系统工作原理及硬件设计
线路道岔电子检测尺的功能包括两项:轨距和水平度,该仪器的结构如图1所示,由数字倾角(角度)传感器、高精度 位移测量 传感器、单片机及外围电路、横尺、直
[工业控制]
非接触水位传感器为什么有4线的?
说到光电液位传感器的线材数量,大家一般想到多少根线?是不是三根? 一般光电液位传感器通常都是3根线材,分别对应正极、负极、信号输出,接电路图是这样的。 那么大家猜下非接触式的光电液位传感器4根线中多的一根线材的什么呢?首先看下电路图。 从电路图可以看出,这一根线也输出信号线,主要是检测到水箱是否在位输出对应信号的。 首先看下非接触式光电液位传感器的原理,非接触式液位传感器是通常是安装在机器内部,与水箱是分离的,传感器与水箱之间可保留间隙。 动图展示 通过结构可以看出,非接触式液位传感器会应用于某些水箱需要移动的设备。 通过原理可以看出,传感器在有水状态时,光线折射在水里,传感器只能接收少量或接收不到光线。 而
[嵌入式]
小广播
热门活动
换一批
更多
最新模拟电子文章
- 在发送信号链设计中使用差分转单端射频放大器的优势
- 安森美CEO亮相慕尼黑Electronica展,推出Treo平台
- 安森美推出业界领先的模拟和混合信号平台
- 贸泽开售用于快速开发精密数据采集系统的 Analog Devices ADAQ7767-1 μModule DAQ解决方案
- 国产高精度、高速率ADC芯片,正在崛起
- 集Hi-Fi、智能和USB多通道等特征于一体的微控制器——迎接数字音频新时代
- 采用电容型PGA,纳芯微推出高精密多通道24/16位Δ-Σ型ADC
- 全差分放大器为精密数据采集信号链提供高压低噪声信号
- 意法半导体推出灵活、节省空间的车载音频 D类放大器,新增针对汽车应用优化的诊断功能
更多精选电路图
更多热门文章
更多每日新闻
更多往期活动
11月14日历史上的今天
厂商技术中心
随便看看