使用MAX1464信號調(diào)理器在傳感器中產(chǎn)生比例電流激勵

MAX1464可輕松配置為傳感器產(chǎn)生恒流激勵，與電阻傳感器應用的電源電壓成比例。利用具有高溫度系數(shù) TCR 的傳感元件的應用，例如壓阻電橋、RTD 等，通常采用恒流激勵來實現(xiàn)。本應用筆記建議采用簡單的阻性網(wǎng)絡(luò)，為傳感器激勵提供比率電流源。

使用具有高溫度系數(shù)TCR的傳感元件的應用，如壓阻電橋、RTD等，通常通過恒流激勵來實現(xiàn)。MAX1464可輕松配置為產(chǎn)生恒定電流，與電源電壓成比例，適用于阻性傳感器應用。本應用筆記建議使用一個簡單的阻性網(wǎng)絡(luò)來提供比率式電流源。為了減少外部元件，可以使用MAX1464內(nèi)部的非專用運算放大器。

MAX1464為高度集成的可編程傳感器信號調(diào)理器，具有兩個輸入/輸出通道和16位分辨率，提供信號放大、校準、線性化和溫度補償。MAX1464支持模擬或數(shù)字輸出選擇，包括4–20mA、0.5V至4.5V比例和PWM。

當今的許多傳感器應用都使用傳感元件，例如壓阻式傳感器，具有非常高的電阻溫度系數(shù)（TCR）和靈敏度（TCS）。這兩個系數(shù)通常具有可比的值，但符號相反。為了最大限度地降低整體溫度依賴性并提高傳感元件的性能，傳感元件通常以恒流驅(qū)動。MAX1464可配置為為這些應用產(chǎn)生恒定電流。圖1顯示了一個簡單的電阻電路，該電路產(chǎn)生恒流IB，用于激勵傳感元件RB。適用于圖1電路的公式如下。圖2顯示了VDD的4.5V至5.5V比例電流。

圖1.恒流源電路，用于MAX1464應用。

圖2.激勵電流與VDD成比例。

選擇圖1中的電阻R1和R2值時，必須確保從VDD線路獲取的電流（IR1）不會使電源過載，也不會損害VDD線路為MAX1464信號調(diào)理器供電的源極能力。

通過電阻R3的電流IR3等于V3/R3，該電流的唯一來源是op_amp LG。由于電壓V2與R1和R2電阻的比例成正比，只要R1和R2具有相同的TCR，電壓V2（以及V3，V2 = V3）將與環(huán)境溫度無關(guān)。但是，由于R3的TCR，當前的IR3會隨著溫度而變化。由于IB = IR3，電壓VB也會受到R3的TCR的影響。為了盡量減少R3對傳感器溫度性能的影響，必須使用TCR盡可能小的電阻。此外，由于傳感器輸入阻抗的TCR，VB也會隨溫度而變化。典型的壓阻式換能器的TCR約為3000 PPM，占VB隨溫度變化的大部分。在MAX1464的典型應用中，這不是問題，因為所有溫度誤差將集中在一起，并通過補償算法進行校正。

選擇應用參數(shù)時，選擇激勵電流IB，以便在所有溫度條件下（VB+V3）

例：

當VDD=5V時，以下元件值將產(chǎn)生0.455mA電流用于傳感器激勵，并且當VDD范圍為4.5V至5.5V時，與VDD保持比例：

R1 = 10.0kΩ;R2 = 1.0kΩ;R3 = 1.0kΩ

將這些值應用于方程，得到V2 = 0.455V和V3 = 0.455V。等式3和1顯示電橋電流為IB = 0.455mA。公式5顯示VDD電源不會過度負載IR1 = 0.455mA。此外，對于電橋阻抗為5kΩ的傳感器，將產(chǎn)生VB = 2.27V的電橋電壓。

在傳感器應用中，傳感器和信號調(diào)理器處于不同的溫度，傳感器橋電壓VB可以連接到MAX1464輸入通道之一，并用作傳感器溫度指示器，前提是電阻R3的TCR已知或可以忽略不計。

在下面建議的電路中，LG代表MAX1464輸出通道之一的內(nèi)部“大”運算放大器。在實際應用中，可以使用輸出通道或外部運算放大器的未使用的“大”或“小”內(nèi)部運算放大器。

審核編輯：郭婷