ADC代碼怎么才能轉(zhuǎn)換成電壓？（二）

ADC代碼怎么才能轉(zhuǎn)換成電壓？（二）在本系列的第1篇文章中，我解釋了如何通過使用公式1將ADC的輸出代碼乘以最低有效位（LSB）大小來計算模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的輸入電壓：為計算ADC的LSB大小，我們使用公式2：現(xiàn)在，您已經(jīng)知道如何從輸出代碼中計算輸入電壓，我們來看幾個常見的應(yīng)用示例，它們使用Δ-ΣADC來顯示如何從測量電壓計算相關(guān)的物理參數(shù)。通過每個示例，我提供了相關(guān)TIDesigns參考設(shè)計的鏈接，您可以在其中獲得額外的設(shè)計幫助。電流分流測量ADC測量電壓；因此，您必須先將電流轉(zhuǎn)換成電壓。最簡單的方法是強制電流通過具有已知值的電阻，如圖1所示。圖1：電流分流測量電流和電壓之間的關(guān)系由歐姆定律（V=I?R）給出。要獲取當(dāng)前幅度I，請將ADC上測得的電壓乘以電阻VR，并將其除以電阻R，如公式3所示：確保電流測量的準(zhǔn)確性需要精確穩(wěn)定的分流電阻。其他設(shè)計考慮可在汽車車載充電器系統(tǒng)（TIDA-00456）的TIDesigns電壓和電流測量參考設(shè)計中找到。RTD溫度測量電阻溫度檢測器（RTD）是具有溫度依賴性電阻的溫度傳感器。ADC間接測量RTD電阻并推斷RTD溫度。測量配置與圖1相似，只是已知的勵磁電流IExcite被強制流經(jīng)電阻器，以產(chǎn)生電壓。該電流也可以產(chǎn)生ADC的參考電壓，使其測量成比例，如圖2所示。圖2：成比例RTD測量為了計算RTD電阻，RRTD，將測量電壓VRTD除以激勵電流IExcite，如公式4所示：電流源的精度通常會影響電阻測量的精度；但通過使用圖2所示的比例配置，您可以消除此依賴關(guān)系。注意LSB大小如何與激勵電流成比例，如等式5所示：將等式5代入等式4導(dǎo)致不依賴于激勵電流的幅度的比例關(guān)系，如等式6所示：現(xiàn)在測量的精度主要取決于參考電阻的穩(wěn)定性，這通常比勵磁電流的穩(wěn)定性更佳。該配置稱為比例計算，因為ADC的輸出代碼與RTD和參考電阻的比例成比例。RTD電阻已知，但您仍然必須確定RTD的溫度。等式7使用Callendar-VanDusen方程來指定溫度和RTD電阻之間的關(guān)系：式中，T是RTD溫度；A、B和C是由RTD類型給出的標(biāo)準(zhǔn)多項式系數(shù)；R0是0℃時RTD的標(biāo)稱電阻。請注意，對于0℃以上的溫度，您可以簡化公式7直接求解溫度，如公式8所示：在僅使用較小溫度范圍的情況下，進行線性近似以簡化溫度計算?；蛘?，您可以使用軟件參考查找表將RTD電阻轉(zhuǎn)換為溫度，而無需求解多項式方程。使用查找表進行RTD測量的示例可在TIDesignsRTD溫度變送器中找到，用于2線、4至20mA電流環(huán)系參考設(shè)計（TIDA-00095）。熱電偶溫度測量熱電偶是一個溫度傳感器，可產(chǎn)生與兩個接頭之間的溫差成正比的溫度相關(guān)電壓輸出：感測/熱接點和參考/冷接點。ADC測量該電壓并將其轉(zhuǎn)換為相對溫度（溫差），如圖3所示。圖3：熱電偶測量為了確定感應(yīng)接頭處的絕對溫度，TSense將相對溫度加到參考結(jié)溫度TRef，必須通過控制其溫度或通過其他方法測量溫度來獲知。一旦ADC測量了輸入電壓，使用多項式方程計算出熱電偶的絕對溫度，如公式9所示：系數(shù)c0，c1，c2，...，cN是特定于熱電偶類型和相關(guān)溫度范圍的標(biāo)準(zhǔn)多項式系數(shù)。在許多情況下，使用查找表比求解方程9更方便，這可能具有極高階。使用熱電偶測量查找表的示例可在使用RTD或集成溫度傳感器進行冷端補償（CJC）的TIDesigns熱電偶AFE參考設(shè)計（TIDA-00168）中找到。稱重傳感器測量稱重傳感器由橋式結(jié)構(gòu)的電阻組合組成，其中一些元件（應(yīng)變計）基于所施加的負(fù)載（或重量）在電阻上存在變化，如圖4所示。圖4：稱重傳感器測量電阻橋提供與激勵電壓和施加負(fù)載成比例的輸出電壓。即使施加的負(fù)載改變了應(yīng)變計的電阻，由于施加的負(fù)載和輸出電壓之間存在非常線性關(guān)系，所以不需要測量電阻，如等式10所示：式中，外施載荷（kg）是稱重傳感器上的重量；負(fù)載能力（kg）是稱重傳感器的額定重量容量；VExcite（V）是施加到稱重傳感器的激勵電壓；而靈敏度（mV/V）（額定輸出）是由稱重傳感器制造商給出的指定參數(shù)，其指示稱重傳感器在具有1V激勵電壓的全容量時的輸出電壓。注意，激勵電壓的變化對測量結(jié)果有直接的影響；因此，通常使用激勵電壓作為參考電壓，使測量成比例，與激勵電壓無關(guān)。當(dāng)參考電壓等于激勵電壓時，使用公式11計算重量：其他設(shè)計考慮和改進稱重精度的技巧可在TIDesigns高分辨率、低漂移、具有交流電橋激勵（TIPD1