圖6:低功耗基準電壓源。
數(shù)字輸入FR支持快速恢復(fù)功能,這對于圖1中的交流耦合電路十分有利。在啟動過程中或輸入端出現(xiàn)直流階躍事件時,外部電容需要一段時間進行充電。在此情況下,IA將進入軌到軌模式,直到積分器已建立。自動快速恢復(fù)可檢測到該事件,然后轉(zhuǎn)向與外部電阻并聯(lián)的更小電阻上并保持一定的時間,從而大幅加速了建立過程。SW引腳用于在必要時快速建立第二個外部高通濾波器。
AC/DC數(shù)字輸入決定了ECG應(yīng)用中使用的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測方法,但也可用于輸入端為其他傳感器的斷線檢測。如果正確配置,當(dāng)IA的某個輸入與傳感器斷開連接時,數(shù)字輸出LOD將發(fā)出指示。
除了具有尺寸小和活動功耗低的特點,AD8233還具有一個關(guān)斷引腳(SDN),可使總電源電流降至1 uA以下。這對于不常進行傳感器測量的應(yīng)用來說十分方便,可以顯著延長總體電池壽命。即使在關(guān)斷模式下,斷線檢測仍將保持正常工作。
現(xiàn)在我們對整體AD8233芯片有了更詳細的了解,那么來看看關(guān)于傳感器應(yīng)用的幾種不同思路吧。表2列出了構(gòu)建非ECG電路的入門指南。
表2:針對非ECG應(yīng)用的AD8233入門指南
基于Wheatstone電橋的壓力傳感器應(yīng)用就是適合采用固定增益100和圖4失調(diào)校正電路的一個好例子。此電橋可自然地將輸入共模電壓設(shè)為+Vs/2。電橋可由REFOUT或非專用運算放大器驅(qū)動(具體取決于測量范圍和所需電流),使得電橋的電源電流在關(guān)斷模式下被禁用。圖7顯示的是一個示例電路。由于 AD5601?DAC具有低功耗(在3 V下為60 uA)、關(guān)斷引腳和小巧的SC70封裝,因此對于校正電橋和IA失調(diào)是一個不錯的選擇。運算放大器(A1)留作占位緩沖器,可用來設(shè)置附加增益/噪聲濾波和60 Hz帶寬。輸出放大器驅(qū)動超低功耗ARM® Cortex®-M3 (ADuCM3029)的片上ADC,ADuCM3029采用節(jié)省空間的WLCSP封裝。ADuCM3029的GPIO可以控制AD8233的關(guān)斷引腳。
圖7:低功耗壓力傳感器電路。
另一個可受益于圖4電路的應(yīng)用就是通過熱電偶進行溫度測量。K型熱電偶在一個很寬的溫度范圍內(nèi)幾乎呈線性,其Seebeck系數(shù)在室溫下(25° C)約為41 uV/°C。假設(shè)基準端或冷端已補償,則IA輸出將是測量端已獲增益的信號~4.1 mV/°C(可使用NIST查詢表以獲得更準確的結(jié)果)熱電偶的輸出就是測量端和基準端之間的差分信號,因此,必須添加一個相等的基準端漂移來將其抵銷。
要開始此過程,應(yīng)先確定期望的基準端溫度范圍,并通過NIST表確定期望漂移。例如:
若在基準端放置一個精確的溫度傳感器,則測量結(jié)果可反饋至VTUNE,并通過–R2/R1調(diào)節(jié)以獲得合適的漂移。請注意,應(yīng)使溫度傳感器負向漂移,或者交換IA輸入,以確保在IA輸出得到正向漂移。為了隔離失調(diào)和漂移校正,可將該電路分解成一個加法節(jié)點,其中VTUNE2處的失調(diào)在–R2/R3作用下固定不變。更新后的傳遞函數(shù)如下:
經(jīng)過修改的電路如圖8所示。請注意,輸入共模電壓通過+IN上的10 MΩ上拉電阻和–IN上的10 MΩ下拉電阻設(shè)置為+Vs/2。此配置可在出現(xiàn)斷線事件時將+IN上拉至+Vs,從而實現(xiàn)AD8233的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測功能。這種情況可通過LOD引腳監(jiān)測。AD8233還具有一個集成RFI濾波器,有助于從熱電偶進行任何高頻拾取。在輸入端串聯(lián)附加電阻可以降低截止頻率。