应用笔记 3635

通过外部基准调节MAX149x系列Σ-Δ面板表ADC的增益


摘要 : MAX149x系列Σ-Δ面板表ADC能够使用外部500mV至3.6V的外部基准,并获得精确的转换结果。该应用笔记介绍了如何使用外部电压基准并对其进行分压,产生一个驱动MAX149x系列的可变基准电压,实现ADC增益调节。

电压基准对ADC的影响

MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498是Σ-Δ面板表IC,允许用户选择内部2.048V基准或外部500mV至3.6V的基准源。多数基本配置中,这些器件在输入AIN+和AIN-两端要求2.048V的基准,并将转换结果输出到LED/LCD显示器。输出计数有效分辨率为4.5位,并遵循下列传输函数。对于3.5位ADC,将公式中的20,000替换成2000即可。

在AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = GND时


在AIN+ - AIN- < 0、RANGE = GND时


在AIN+ - AIN- ≥ 0、RANGE = DVDD时


在AIN+ - AIN- < 0、RANGE = DVDD时


利用分压网络构成可调基准

改变基准电压会使器件的增益也随之变化。特定应用中,可利用该特点,通过可变外部基准提供可调节的增益。

通过调节式1中的差分基准电压(VREF+ - VREF-),可以看出传输函数的增益变化。为提高增益,可以简单地降低基准电压;相反,要降低增益,可以增大基准电压。在多种可调基准方案中,最简单的方法就是利用带2.5V基准的可调分压网络来改变VAIN+

图1.  MAX6126 + 分压网络,REF+ = VOUT ,REF- = GND。VOUT范围为1.5V至2.5V
图1. MAX6126 + 分压网络,REF+ = VOUT ,REF- = GND。VOUT范围为1.5V至2.5V

图1所示可调节电压基准由2.5V基准(MAX6126)和串联可变电阻与固定电阻组成,固定电阻连接在基准输出(OUTF)和GND之间。该电路的输出REF+连接到ADC的REF+;ADC的REF-接GND。差分基准电压VREF按下式计算:



ADC在REF+端的输入阻抗典型值为220MΩ因此只要(RVAR + R) < 1MΩ就不会影响公式2。

MAX149x系列使用外部基准时的实际考虑

重要的是MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496、MAX1498将其基准输入引脚限制到±绝对电压以内,以实现精确转换。这样,在使用图1电路时须保证REF+的电压不要超过±2.2V。另外,电阻的温漂会使分压比随着温度的变化而改变,须使用低温漂电阻(如薄膜电阻),避免使用碳电阻或电位器。如果需要一个固定增益,可使用精密匹配电阻分压器MAX5490,可获得±1ppm/°C的电阻比例温漂(见图2)。

图2. 利用MAX5490精密分压器配合MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496和MAX1498 ADC工作
图2. 利用MAX5490精密分压器配合MAX1447、MAX1491、MAX1493、MAX1495、MAX1496和MAX1498 ADC工作

由于REF+和REF-不能超过±2.2V,所以使用大于2.2V的基准电压时要使外部基准以GND为中心点。按照图3所示,可以利用两个外部基准源产生REF-和REF+电压。外部基准范围为0.5V至3.6V,此范围内仍能保证性能。图4所示为500mV输入和500mV至4.2V基准电压范围内器件的典型精度。

图3. 基于MAX1498/MAX1499/MAX1477的面板表,利用两个基准源产生REF+和REF-
图3. 基于MAX1498/MAX1499/MAX1477的面板表,利用两个基准源产生REF+和REF-

图4. 图3电路误差与基准电压的对应关系
图4. 图3电路误差与基准电压的对应关系