使用MAX11254EVKIT作為工業(yè)應(yīng)用的構(gòu)建模塊平臺

本應(yīng)用筆記旨在幫助評估MAX11254/MAX11253，使用MAX11254EVKIT配置的不同模擬前端，以實(shí)現(xiàn)更高的工業(yè)應(yīng)用性能。

介紹

當(dāng)公司向市場發(fā)布新零件時(shí)，目標(biāo)是為當(dāng)今尚不可用的挑戰(zhàn)提供更好的解決方案，或者用更集成、更高效的解決方案取代現(xiàn)有解決方案。另一方面，對于消費(fèi)者和公司的各種應(yīng)用和特定要求，沒有單一的解決方案。對于工業(yè)過程控制和自動(dòng)化尤其如此。

Maxim建立了一個(gè)評估平臺，用于探索不同的方法，評估MAX11254/MAX11253、6通道、24/16位、低噪聲、低功耗、Δ-Σ型ADC的性能，適用于定義和設(shè)計(jì)MAX11254EVKIT板時(shí)的不同應(yīng)用。

前端實(shí)現(xiàn)

MAX11254評估板有三種不同的前端：

每個(gè)通道都可從接線端子（J1-J3、J25 和 J26）直接輸入。每個(gè)通道都可以配置為直接輸入或通過內(nèi)部可編程增益放大器（PGA），增益選項(xiàng)為1至128，可在圖形用戶界面（GUI）中選擇。ADC通道的輸入通過J4至J7接頭進(jìn)行選擇。

通道2和3具有基于低噪聲分立放大器MAX9632的附加信號調(diào)理電路（通道11為U12、U13、U14和U2，通道15為U16、U17、U18和U3）。這些放大器可以配置為 a） 單端反相或非反相前端，或 b） 差分前端通過跳線選擇J31至J36用于通道2，通過跳線選擇J39至J44用于通道3。請參考隨附的MAX11254評估板原理圖。 此外，ADC輸入可偏置V。裁判通過在 J2、J37、J38 或 J45 上放置分流器來/46。

通道4和5采用低噪聲前端，采用MAX44205（U19和U20）單路差分放大器。在這種情況下，ADC輸入偏置V。裁判默認(rèn)情況下/2。

參考選項(xiàng)

MAX11254EVKIT為ADC及其前端提供多種電壓基準(zhǔn)選項(xiàng)：

3.0V V裁判從MAX6126—3ppm/C，0.02% 初始精度，1.3μV°Q-1采用SOIC封裝的噪聲-電壓基準(zhǔn)（JMP1分流器1-2）;

3.0V V裁判從MAX6070—6ppm/C，0.04% 初始精度，4.8μV°Q-1采用 SOT23-6 封裝的噪聲-電壓基準(zhǔn)（JMP1 分流器 1-3）;和

1.8V V裁判從MAX6070—6ppm/C，0.04% 初始精度，4.8μV°Q-1采用 SOT23-6 封裝的噪聲電壓基準(zhǔn)（JMP1 分流器 1-4）。

電源選項(xiàng)

MAX11254/MAX11253 ADC具有多種電源選項(xiàng)：

注意：所有電源選項(xiàng)均可通過電路板上的跳線選擇、使用外部電源或其組合提供。

單電源 AVDD = +3.3V （J12 分流器 1-2），AVSS = 0V （J17 分流器 1-2）;

分離電源，AVDD = +1.8V （J12 分流器 2-3），AVSS = -1.8V （J17 分流器 2-3）;

DVDD = +1.8V （J10分流器2-3）或+3.3V （J10分流器1-2），可選擇+2V （J8閉合），請參考MAX11254評估板數(shù)據(jù)資料。

用戶定義的電源直接應(yīng)用于參考 AGND 的 AVDD （TP21）、AVSS （TP28）、DVDD （TP19） 和REFP_F （TP30）。將外部電源保持在工作條件限制內(nèi)。

讓我們考慮一個(gè)典型的應(yīng)用程序。

體重秤（惠斯通電橋）

在我們的測試中，我們使用從當(dāng)?shù)匚褰鸬陱V泛購買的20美元廚房秤的稱重傳感器。

設(shè)置：

稱重傳感器從TP3提供+3.14V電源，而公共接地通過GPO0開關(guān)連接。GPO0 開關(guān)可以在您需要進(jìn)行測量時(shí)打開，也可以關(guān)閉以節(jié)省電量。此功能特別有利于電池供電應(yīng)用。

正電橋輸出連接到J1.3，負(fù)輸出連接到J1.4

正參考點(diǎn)連接到J1.2，負(fù)參考點(diǎn)通過兩根單獨(dú)的導(dǎo)線連接到J1.7和J1.9，如圖1所示。

圖1.重量秤惠斯通電橋連接。

在GUI中選擇通道0，從相應(yīng)的下拉菜單中選擇采樣率和采樣數(shù)，我們將為每個(gè)轉(zhuǎn)換進(jìn)行采樣。由于稱重傳感器輸出非常小，從幾微伏到2mV，重量為1kg，我們使用增益= 128x的內(nèi)部可編程增益放大器（PGA）和連續(xù)模式。將 GPO0 設(shè)置為 1 以啟動(dòng)網(wǎng)橋。GUI 設(shè)置如圖 2 所示。

圖2.MAX11254圖形用戶界面設(shè)置

執(zhí)行自增益和偏移校準(zhǔn)后，按轉(zhuǎn)換按鈕和讀取數(shù)據(jù)和狀態(tài)按鈕。稱重傳感器輸出可以在GUI的右上角看到。該數(shù)據(jù)表示空載惠斯通電橋的偏移輸出，單位為伏特。 連續(xù)測量校準(zhǔn)砝碼，我們可以繪制該稱重傳感器的傳遞函數(shù)。參見圖 3。

圖3.稱重傳感器的傳遞函數(shù)。

如圖3所示，傳遞函數(shù)是完全線性的。請參閱趨勢線方程和 R 平方值。 這種配置的唯一缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍小，重量分辨率低。假設(shè)我們需要實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)范圍，以伏特為單位，而不是以毫伏為單位。為此，我們將使用另一個(gè)通道，通道4，它有一個(gè)外部差分放大器MAX44205（U19）。我們將電阻R1和R10替換為101k 103.10%，將其增益從原來的0倍更改為1倍。由于該放大器的輸入阻抗很小，約為1kO，因此我們需要在其前面添加一個(gè)額外的緩沖器以進(jìn)行正確測量。我們將使用兩個(gè)MAX9632運(yùn)算放大器（U15和U16）作為差分放大器的緩沖器。去掉R62/R66和R64/R67，我們將其原始差分配置更改為高阻抗輸入緩沖器。使用從J43.1到J49.4和J44.1到J49.2的跳線，并將稱重傳感器輸出連接到J26.2和J26.6，我們完成了修改。 進(jìn)行相同的測量，我們可以繪制一個(gè)新的傳遞函數(shù)，如圖4所示。

圖4.具有更高動(dòng)態(tài)范圍的稱重傳感器傳遞功能。

現(xiàn)在，輸出動(dòng)態(tài)范圍和權(quán)重分辨率變得更高，而增加的非線性度卻很少。該Maxim評估平臺適用于不同的應(yīng)用，使我們更接近于提供滿足工業(yè)過程控制和自動(dòng)化中消費(fèi)者和公司的各種應(yīng)用和特定要求的單一解決方案——MAX11254EVKIT是應(yīng)對當(dāng)今挑戰(zhàn)的更好解決方案。

審核編輯：郭婷