应用笔记 4022

MAX1452非线性修正应用电路

By: Youssof Fathi

摘要 : MAX1452是一款高性能的模拟传感器信号调理器,已广泛用于工业领域和汽车电子领域。对于多数应用来说,传感器输出的非线性修正非常重要。虽然MAX1452内部没有集成非线性修正功能,但只需要添加三个电阻即可实现线性输出。这篇应用笔记给出了修正电路,并提供测试数据验证其有效性。

概述

对于非线性输出传感器(例如,湿度传感器),信号调理器是否能够修正传感器的非线性输出非常关键。本应用笔记介绍如何使用MAX1452修正传感器输出的非线性,该芯片是极受欢迎的低成本、高性能信号调理器,内置闪存、温度传感器和完整的模拟信号路径。尽管MAX1452没有包含非线性修正功能,但可通过非常简单的外围电路实现,即利用三个附加电阻进行非线性修正。需要注意的是,这种方法仅适合电桥驱动模式的MAX1452,并不适合MAX1455,原因是MAX1455不能用于电桥驱动模式。

图1. 基本的非线性校准电路
图1. 基本的非线性校准电路

非线性修正电路

图1所示为MAX1452非线性修正电路。这个线性化处理电路的工作原理是利用OUT引脚放大后的输出电压对传感器桥的激励电压进行调节。当OUT随着传感器输出的增大而增大时,电桥激励也略有增大,产生一个非线性传输函数。

对于标称值为4.7kΩ桥电阻,选择RF = 18kΩ、RS = 1.8kΩ。ROF的作用是保证在整个工作条件下将电桥输出偏移到正电压。根据反馈电路的传输函数,选取ROF时要确保电桥的差分输出始终为正值:INP - INM > 0。

本应用笔记中实例电路和传感器参数设置如下:BDR电压(FSO DAC设置下的电压输出)为3.6V (标称值)。BDR电压经过RS和传感器桥分压后产生大约2.6V的桥驱动电压。具体应用中,通过配置PGA提供系统所需的增益,使0至100%的差分电桥输出在OUT引脚产生摆幅为0.5V至4.5V的电压。这些值可进行调整,以满足应用特定的电桥失调、电桥灵敏度和输出电压范围的要求。

测试结果

该测试使用的传感器具有线性输出,因此,在线性输入端(连接至MAX1452的输入)接入上述电路将产生非线性输出,如图2所示。从图2可以看出:改变RF电阻的阻值可以调节输出信号的线性度。图中,基线对应的是无输出反馈电阻,即RF = 开路,以及未进行非线性修正的测试结果。接入RF后,减小RF值将增强反馈。应用中,电桥输出为非线性,利用该电路对输出进行线性化处理。注意:该电路仅修正负向非线性;另外,该电路不会引入振荡或其它噪声。

图2. 本图说明如何改变RF电阻值来调节输出信号的线性度
图2. 本图说明如何改变RF电阻值来调节输出信号的线性度

参考资料:
MAX1452数据资料
MAX1452用户手册
MAX1452评估板软件