了解MAX1463中的溫度傳感器讀數(shù)

MAX1463為高度集成、低功耗、雙通道傳感器信號(hào)處理器，優(yōu)化用于工業(yè)和過(guò)程控制應(yīng)用，如壓力檢測(cè)、RTD和熱耦合線(xiàn)性化、重量檢測(cè)和帶限值指示的遠(yuǎn)程過(guò)程監(jiān)控。

MAX1463支持輸出范圍為1mV/V至1V/V的傳感器。它包括兩個(gè) 16 位輸出 DAC、兩個(gè) 12 位 PWM 輸出，并支持 4-20mA 輸出。它集成了 16 位 CPU、4K 字節(jié)的程序和 128 字節(jié)的用戶(hù)閃存。

MAX1463包括一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器，可用于校正溫度相關(guān)信號(hào)或作為獨(dú)立的溫度計(jì)。對(duì)于電源電壓VDD不能保持恒定的應(yīng)用，溫度傳感器讀數(shù)的電源抑制性能可能不足，應(yīng)根據(jù)電源變化校正讀數(shù)。本文介紹校正MAX1463內(nèi)部溫度傳感器讀數(shù)的電源抑制誤差的步驟。

描述

MAX1463包括一個(gè)ADC，用于將各種模擬輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼。ADC使用內(nèi)部1.25V帶隙基準(zhǔn)（VBG） 轉(zhuǎn)換溫度傳感器的輸出時(shí)。對(duì)于任何其他轉(zhuǎn)換，ADC基準(zhǔn)電壓源可以選擇為VDD對(duì)于與電源成比例的轉(zhuǎn)換，VREF引腳上的電壓用于相對(duì)于外部電壓的轉(zhuǎn)換，或VBGx4，這是一個(gè)內(nèi)部生成的“偽”5.0 V參考源。

圖1.典型溫度傳感器輸出與溫度的關(guān)系。

如果ADC基準(zhǔn)電壓ADCref是固定的，但允許VDD電壓變化，則任何ADC讀數(shù)都將包括VDD和ADC失調(diào)函數(shù)的誤差。ADC的輸出（作為其基準(zhǔn)電壓的一小部分）包括與ADC基準(zhǔn)電壓成比例的ADC失調(diào)。在ADC的輸入電壓與VDD成比例且VDD被選為ADCref的應(yīng)用中，ADC輸出將與VDD成比例。

MAX1463中，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，內(nèi)部帶隙電壓V。BG= 1.25V，自動(dòng)選擇為ADCref。因此，在執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，ADCref始終是固定的。因此，VDD電壓與其目標(biāo)值的任何偏差都會(huì)在ADC輸出代碼中引起顯著的電源抑制誤差（圖2、圖3）。與VDD控制和ADCref選擇以及MAX1463的電源抑制能力相關(guān)的情況可分為三類(lèi)：

VDD = 常數(shù)，ADCref = 常量（內(nèi)部或外部）
最佳情況。無(wú)需對(duì)溫度和輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行電源抑制校正。

VDD = 不恒定，ADCref = VDD。

輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換不需要電源抑制校正，因?yàn)锳DC基準(zhǔn)電壓隨VDD移動(dòng)，ADC失調(diào)的任何貢獻(xiàn)都將相應(yīng)地調(diào)整。

但是，必須對(duì)溫度傳感器轉(zhuǎn)換進(jìn)行電源抑制校正。這是因?yàn)楣潭ǖ腣BG電壓在內(nèi)部選擇為ADCref。

VDD = 非恒定，ADCref = 恒定（內(nèi)部或外部）
無(wú)論輸入源如何，都必須對(duì)所有ADC轉(zhuǎn)換進(jìn)行電源抑制校正。

圖3.典型溫度傳感器輸出與電源電壓的關(guān)系。

校正 VDD 變化

以下所述步驟適用于MAX1463配置為ADCref = VDD且VDD預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生變化的應(yīng)用。在這種情況下，每次執(zhí)行溫度傳感器讀數(shù)時(shí)都必須進(jìn)行校正。要應(yīng)用的校正以目標(biāo)電壓VDD為基準(zhǔn)目標(biāo)這是在賠償時(shí)決定的。電壓輸出目標(biāo)典型值為 5V。

為了確定校正系數(shù)，必須在溫度補(bǔ)償之前執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的程序。此過(guò)程只需執(zhí)行一次，并且可以在任何溫度下執(zhí)行，因?yàn)闇囟葘?duì)ADC轉(zhuǎn)換的電源抑制的影響相對(duì)較小，如圖4所示。對(duì)于非常高精度的應(yīng)用，可能需要在每個(gè)溫度下執(zhí)行此過(guò)程。確定ADC電源抑制誤差校正因數(shù)的過(guò)程必須產(chǎn)生ADC代碼的斜率作為恒定溫度下VDD的函數(shù)。

在此過(guò)程中，設(shè)備溫度保持不變非常重要。

圖4.典型溫度傳感器轉(zhuǎn)換誤差與電源電壓和溫度的關(guān)系。

確定校正系數(shù)

選擇 VDD 作為 ADC 的基準(zhǔn)電壓。

將 VDD 設(shè)置為預(yù)期運(yùn)行的目標(biāo)電壓。目標(biāo)電壓典型值為 5V。

啟動(dòng) VDD 的 ADC 轉(zhuǎn)換。

讀取 VDD、VDD 的 ADC 代碼目標(biāo).

設(shè)置 VDD = 4.5V。

啟動(dòng) VDD 的 ADC 轉(zhuǎn)換。

讀取 VDD、VDD 的 ADC 代碼4.5.

啟動(dòng)溫度傳感器的ADC轉(zhuǎn)換。

讀取溫度傳感器輸出的 ADC 代碼，ADC4.5.

設(shè)置 VDD = 5.5V。

啟動(dòng) VDD 的 ADC 轉(zhuǎn)換。

讀取 VDD、VDD 的 ADC 代碼5.5.

啟動(dòng)溫度傳感器的ADC轉(zhuǎn)換。

讀取溫度傳感器輸出的 ADC 代碼，ADC5.5.

計(jì)算 ADC坡:

模數(shù)轉(zhuǎn)換器坡和VDD目標(biāo)補(bǔ)償算法中應(yīng)使用值來(lái)校正所有未來(lái)的溫度傳感器讀數(shù)。

對(duì) VDD 變體應(yīng)用校正

在信號(hào)調(diào)理器的正常工作期間，每次執(zhí)行溫度傳感器讀數(shù)時(shí)都必須應(yīng)用校正公式。

選擇溫度傳感器輸出作為ADC的輸入。

執(zhí)行 ADC 讀數(shù)、ADC測(cè)量和測(cè)量.

選擇 VDD 作為 ADC 的輸入。

執(zhí)行 VDD 讀數(shù)，VDD測(cè)量和測(cè)量.

應(yīng)用更正公式：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器糾正值表示當(dāng)前溫度傳感器輸出的ADC代碼，就好像VDD一直等于VDD一樣目標(biāo)，圖5。要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行任何溫度校正，ADC的值糾正必須使用，而不是 ADC測(cè)量和測(cè)量.

圖5.應(yīng)用了校正轉(zhuǎn)換誤差后的典型溫度傳感器輸出。

需要對(duì)ADC輸出執(zhí)行電源抑制校正，產(chǎn)生的開(kāi)銷(xiāo)約為18usec，每個(gè)溫度讀數(shù)需要增加兩個(gè)減法和一個(gè)額外的乘法運(yùn)算。此外，由于與輸入信號(hào)變化和非?？斓腃PU周期相比，溫度變化通常非常慢，因此在大多數(shù)應(yīng)用中，每100次輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換讀取一次溫度就足夠了。因此，間接費(fèi)用將占整個(gè)周期時(shí)間的微不足道的一部分。

審核編輯：郭婷