ZHCUB80C August 2004 – July 2023 PGA309
- 1
- 使用前必讀
- 1引言
- 2詳細(xì)說明
- 3工作模式
- 4數(shù)字接口
- 5應(yīng)用背景
-
6寄存器說明
- 6.1 內(nèi)部寄存器概覽
- 6.2
內(nèi)部寄存器映射
- 6.2.1 寄存器 0：溫度 ADC 輸出寄存器（只讀，地址指針 = 00000）
- 6.2.2 寄存器 1：精細(xì)失調(diào)電壓調(diào)整（零 DAC）寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00001）
- 6.2.3 寄存器 2：精細(xì)增益調(diào)整（增益 DAC）寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00010）
- 6.2.4 寄存器 3：基準(zhǔn)控制和線性化寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00011）
- 6.2.5 寄存器 4：PGA 粗略失調(diào)電壓調(diào)整和增益選擇/輸出放大器增益選擇寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00100）
- 6.2.6 寄存器 5：PGA 配置和過量程/欠量程限制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00101）
- 6.2.7 寄存器 6：溫度 ADC 控制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00110）
- 6.2.8 寄存器 7：輸出使能計數(shù)器控制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00111）
- 6.2.9 寄存器 8：警報狀態(tài)寄存器（只讀，地址指針 = 01000）
- A 外部 EEPROM 示例
- B 詳細(xì)方框圖
- C 術(shù)語表
- 修訂歷史記錄
2.6 線性化函數(shù)
許多橋式傳感器都在施加壓力時具有固有非線性輸出。圖 2-9 展示了使用 PGA309 線性化電路的典型非線性校正。
圖 2-9 電橋壓力非線性校正PGA309 包含一個用于傳感器電壓激勵和線性化的專用電路，如圖 2-10 所示。線性化電路會調(diào)節(jié)所選的 VREF 并將其與通過反饋引腳 (VFB) 的輸出電壓 (VOUT) 的一部分相加，從而補(bǔ)償橋式傳感器輸出與壓力之間的弓形非線性問題。使用此技術(shù)可以對拋物線非線性進(jìn)行補(bǔ)償，從而相對于未補(bǔ)償電橋輸出實(shí)現(xiàn)高達(dá) 20:1 的改進(jìn)，如圖 2-9 所示。KLIN 是 Lin DAC 產(chǎn)生的 VOUT 的雙極比例因子。KEXC 是 VREF 一個設(shè)定的衰減系數(shù)，可以根據(jù)需要增加或減少到 VEXC。線性化電路中有兩個可用的范圍，對于 KLIN 具有不同的相應(yīng)范圍和不同的相應(yīng)固定衰減。
- FSS = 傳感器的滿量程電橋靈敏度。
- PNL = 傳感器的壓力非線性。
- KLIN = 由 Lin DAC 設(shè)置的線性化系數(shù)。
- GT =（前端 PGA 增益）（增益 DAC）（輸出放大器增益）。
如果不需要傳感器電壓激勵線性化，有多種電橋激勵選項(xiàng)。在比例式系統(tǒng)中，電橋應(yīng)直接連接到 VSA。如果系統(tǒng)為 VREF 提供外部基準(zhǔn)，傳感器應(yīng)連接到該外部傳感器。如果系統(tǒng)使用 PGA309 內(nèi)部基準(zhǔn)，建議將 VEXC 用于傳感器激勵，并將 Lin DAC 設(shè)置為零。這樣做的原因是為了盡量減少從 REFIN/REFOUT 引腳消耗的任何大電流，這些大電流可能會影響內(nèi)部電路使用的內(nèi)部 VREF 值。
在不使用 VEXC 的系統(tǒng)中，通過將相應(yīng)的寄存器 3 位（10、7:0）設(shè)置為“0”，可以禁用 Lin DAC 和 VEXC。這將使總靜態(tài)電流降低 50μA 至 100μA。
從 VFB 引腳到 VEXC 的線性化電路的典型帶寬為 35kHz。
電橋激勵 (VEXC) 的輸出信號相關(guān)性（VOUT 相關(guān)性）為整體系統(tǒng)傳遞函數(shù)（PGA309 + 橋式傳感器）添加一個二階項(xiàng)。圖 2-11 所示的 Lin DAC 可調(diào)節(jié) VOUT 的一部分，然后與基準(zhǔn)電壓 VREF 的調(diào)節(jié)結(jié)果相加?？梢栽O(shè)置 Lin DAC 代碼以補(bǔ)償每個單獨(dú)的橋式傳感器非線性。如圖 2-11 所示，PGA309 線性化電路中提供兩個范圍以適應(yīng)各種傳感器非線性和 VREF 組合。
圖 2-11 線性化電路為了確定 Lin DAC 的值（也稱為線性化系數(shù) KLIN），必須知道橋式傳感器在恒定激勵電壓下的非線性度。PGA309 線性化電路只能補(bǔ)償傳感器在施加壓力下的非線性的拋物線形狀部分。這種非線性在整個溫度范圍內(nèi)應(yīng)該是恒定的，或者溫度變化對系統(tǒng)誤差預(yù)算的影響應(yīng)該是微不足道的。對于典型的 PGA309 應(yīng)用，KLIN 因子不隨溫度的變化而調(diào)整。如圖 2-12 和圖 2-13 所示，當(dāng)線性輸出的最大偏差出現(xiàn)在量程中點(diǎn)時，即可實(shí)現(xiàn)理想校正。非線性曲線與圖 2-12 相似但不會恰好在量程中點(diǎn)達(dá)到峰值的傳感器仍然可以獲得大幅改進(jìn)。具有 S 形非線性曲線（正負(fù)非線性相等）的傳感器無法通過使用 PGA309 線性化電路來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。
圖 2-12 電橋輸出與壓力間的關(guān)系
圖 2-13 電橋非線性 (%FSR) 與壓力間的關(guān)系正確設(shè)置 Lin DAC 極性可以補(bǔ)償正電橋或負(fù)電橋的非線性。要校正正電橋非線性（向上彎曲，如圖 2-13 所示），Lin DAC 值應(yīng)設(shè)置為正值。對于負(fù)電橋非線性（向下彎曲，如圖 2-13 所示），應(yīng)將 Lin DAC 值設(shè)置為負(fù)值。
激勵電壓 (VEXC) 可直接調(diào)節(jié)橋式傳感器輸出，因此，使用線性化電路時，必須在 PGA309 的增益和失調(diào)電壓設(shè)置中考慮該電壓。
以下幾節(jié)提供了線性化電路的關(guān)鍵定義和設(shè)計公式。