27、不同传感器应用中ADC的选择与应用分析

不同传感器应用中ADC的选择与应用分析

在电子系统设计中，模数转换器（ADC）的选择对于各种传感器应用的性能和成本起着关键作用。本文将深入探讨在不同传感器应用场景下，如何选择合适的ADC，并分析其工作原理和优势。

1. RTD温度传感器与Δ - Σ ADC的应用

1.1 Δ - Σ ADC在RTD信号调理中的优势

Δ - Σ A/D转换器具有将模拟输入信号解析为非常小的最低有效位（LSB）电压大小的能力。对于RTD温度传感器，乍一看，高分辨率似乎不是一个重要的规格，因为可以使用模拟增益级。然而，仔细检查接口电路会发现不同的情况。RTD传感元件的输出可能在数百毫伏，但代表温度变化的输出电压可能极低（亚毫伏或微伏）。如果A/D转换器本身的动态分辨率相对较高，则可以通过去除前端增益级并降低抗混叠滤波器的复杂度来减少总器件数量。

例如，对于一个在0°C时为100Ω的RTD，激励电流为200μA，标称满量程输出电压范围（ - 200°C至600°C）为66.2mV。后续的数字化系统应能以12位精度可靠地表示温度。设计师可以选择使用模拟技术对RTD电压进行增益和有源滤波，也可以使用Δ - Σ转换器这种数字引擎。这种以数字为主的解决方案使用无源抗混叠滤波器，然后由Δ - Σ器件使用数字计算方法对信号进行增益和滤波。

以下是一个使用Δ - Σ ADC直接数字化四端RTD温度传感器小信号的电路示例：

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