在本系列的第1篇文章中,我解释了如何通过使用公式1将adc的输出代码乘以最低有效位(lsb)大小来计算模数转换器(adc)的输入电压:
为计算adc的lsb大小,我们使用公式2:
现在,您已经知道如何从输出代码中计算输入电压,我们来看几个常见的应用示例,它们使用δ-σadc来显示如何从测量电压计算相关的物理参数。通过每个示例,我提供了相关ti designs参考设计的链接,您可以在其中获得额外的设计帮助。
电流分流测量
adc测量电压;因此,您必须先将电流转换成电压。最简单的方法是强制电流通过具有已知值的电阻,如图1所示。
图1:电流分流测量
电流和电压之间的关系由欧姆定律(v = i?r)给出。要获取当前幅度i,请将adc上测得的电压乘以电阻vr,并将其除以电阻r,如公式3所示:
确保电流测量的准确性需要精确稳定的分流电阻。其他设计考虑可在汽车车载充电器系统(tida-00456)的ti designs电压和电流测量参考设计中找到。
rtd温度测量
电阻温度检测器(rtd)是具有温度依赖性电阻的温度传感器。adc间接测量rtd电阻并推断rtd温度。测量配置与图1相似,只是已知的励磁电流iexcite被强制流经电阻器,以产生电压。该电流也可以产生adc的参考电压,使其测量成比例,如图2所示。
图2:成比例rtd测量
为了计算rtd电阻,rrtd,将测量电压vrtd除以激励电流iexcite,如公式4所示:
电流源的精度通常会影响电阻测量的精度;但通过使用图2所示的比例配置,您可以消除此依赖关系。注意lsb大小如何与激励电流成比例,如等式5所示:
将等式5代入等式4导致不依赖于激励电流的幅度的比例关系,如等式6所示:
现在测量的精度主要取决于参考电阻的稳定性,这通常比励磁电流的稳定性更佳。该配置称为比例计算,因为adc的输出代码与rtd和参考电阻的比例成比例。
rtd电阻已知,但您仍然必须确定rtd的温度。等式7使用callendar-van dusen方程来指定温度和rtd电阻之间的关系:
式中,t是rtd温度;a、b和c是由rtd类型给出的标准多项式系数;r0是0℃时rtd的标称电阻。请注意,对于0℃以上的温度,您可以简化公式7直接求解温度,如公式8所示:
在仅使用较小温度范围的情况下,进行线性近似以简化温度计算。或者,您可以使用软件参考查找表将rtd电阻转换为温度,而无需求解多项式方程。
使用查找表进行rtd测量的示例可在ti designs rtd温度变送器中找到,用于2线、4至20 ma电流环系参考设计(tida-00095)。
热电偶温度测量
热电偶是一个温度传感器,可产生与两个接头之间的温差成正比的温度相关电压输出:感测/热接点和参考/冷接点。adc测量该电压并将其转换为相对温度(温差),如图3所示。
图3:热电偶测量
为了确定感应接头处的绝对温度,tsense将相对温度加到参考结温度tref,必须通过控制其温度或通过其他方法测量温度来获知。一旦adc测量了输入电压,使用多项式方程计算出热电偶的绝对温度,如公式9所示:
系数c0,c1,c2,...,cn是特定于热电偶类型和相关温度范围的标准多项式系数。在许多情况下,使用查找表比求解方程9更方便,这可能具有极高阶。
使用热电偶测量查找表的示例可在使用rtd或集成温度传感器进行冷端补偿(cjc)的ti designs热电偶afe参考设计(tida-00168)中找到。
称重传感器测量
称重传感器由桥式结构的电阻组合组成,其中一些元件(应变计)基于所施加的负载(或重量)在电阻上存在变化,如图4所示。
图4:称重传感器测量
电阻桥提供与激励电压和施加负载成比例的输出电压。即使施加的负载改变了应变计的电阻,由于施加的负载和输出电压之间存在非常线性关系,所以不需要测量电阻,如等式10所示:
式中,外施载荷(kg)是称重传感器上的重量;负载能力(kg)是称重传感器的额定重量容量;vexcite(v)是施加到称重传感器的激励电压;而灵敏度(mv/v)(额定输出)是由称重传感器制造商给出的指定参数,其指示称重传感器在具有1v激励电压的全容量时的输出电压。
注意,激励电压的变化对测量结果有直接的影响;因此,通常使用激励电压作为参考电压,使测量成比例,与激励电压无关。当参考电压等于激励电压时,使用公式11计算重量:
其他设计考虑和改进称重精度的技巧可在ti designs高分辨率、低漂移、具有交流电桥激励(tipd188)的精密称重参考设计中找到。
这些只是一些示例,显示了如何执行从adc代码转换到相关物理参数的基础知识。如果这个概述对您有帮助,或者如果存在我未涵盖的特定应用程序,而您想要帮助解码,请在下方留言。
充电器芯片U6773V迎来需求上升期
可编程直流电源的工作原理是什么?
什么是mosfet的正向偏置安全工作区、开关安全工作区和转换安全工作区?
新思携手中芯国际推65/40nm工艺的SoC设计解决方案
“技术创新+质量管理”成就英飞凌MEMS领先地位
ADC代码怎么才能转换成电压?(二)
窥探产业发展先机:细数无人机年度10大关键词
单相电机电容的作用以及电容的选择
苹果可穿戴产品类别将超过Mac和iPad
144Hz竞速屏相当“豪横”!iQOO Neo3锁定“年度最值5G手机”
新唐科技ISD4002芯片简介
PCB板设计的10个基本设计流程
TIA Portal V13 SP1上载程序步骤
初创公司EraClean发布旗下首款空气净化器产品Tower
Infineon的燃料泵控制设计方案
电源置位定时电路
长电科技三季度业绩环比增长提速 三季度净利润环比二季度增长24%
华为P20的最佳搭档!华为FreeBuds耳机,陶瓷白版绝美来袭!
随着中国智能电网建设进程的加快,三相电能表市场需求急剧扩大
如何测量嵌入式产品实时性能