AD7794在高精度低功耗测量装置中的应用

　　其中，MSP430F1611是一款超低功耗混合信号处理器，共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0～LPM4)。在待机方式下，其耗电为0．7uA；在节电方式下，最低可达0．1uA。AD7794与MSP430F1611的连接十分灵活。下面霞点描述典型的传感器及调理电路的设计，如图3所示。其中AD7794有三套(参考电压和被测电压)六路差分输入端，该电路可任选一套接入。

图3 AD7794输入电路设计

整个电路主要由传感器电桥与信号调理电路组成，传感器以差分方式输m信号，即通过输出正和输出负两端的电压差值来表示。当被测非电鼍发生变化时，会引起传感器的电阻值发生变化，而此变化会线性的反应在R7和R9左端的电位差(电压)上，通过采集这个电位的差值信号就可以计算被测量及其变化。模拟的传感器信号通过AD7794一AIN+和AD7794_AIN一差分端口送到AD7794进行数模转换。在实际使用的过程中，有可能输入的模拟信号电J丘受到干扰而有较大范围的波动，如果直接将传感器上的信号接入到AD，则在极端情况下，如瞬态静电高压，就有可能造成对AD7794永久性的损坏。因此，电路中采用二极管D1、D2、D3和D4使输入信号被钳制在一个安全的范围之内，从而起到过压(包括正和负)保护的作用。电阻R7、R8、R9和R10作为限流电阻使用(其阻值对于信号而言几乎没有影响)，进一步保护了后级电路。cl和C2能有效地滤除进入电路的射频干扰，对靠近电台的地区使用特别有效。

　　AD7794的参考电压可取自内部，也可取A于外部。但是当测量外部电桥信号时，使用外部参考电压比较有效，所以在本电路中使用了外部参考。当使用AD7794在测量微小信号的时候．就会用到片内低噪声仪表放大器，这样可以有效地降低外部噪声的干扰，比如说，当内部放大器的增益为64时，所引入的噪声典型有效值只有40nV。但是当运放的增益大于等于4的时候，其共模电压不能够太低，否则会使运放的特性变坏。根据需要，当AD7794工作与斩波模式时，输入共模电压((AD7794 )+( 一))必须大于． ，这样才_AIN+ AD7794 AIN ／2 0 5V能保证输入信号的动态范隔；并且，当使用内部放大器时，如果所使用的外部参考电压VREF接近模拟电源AVDD时，则实际输入的模拟信号值不能超过(Vr。lgain)的90％，否则AD在输入信号的高低两端的线性度会变差。为了很好的解决这个问题，在本电路中使用了R6和R12，这样可以使AD7794的参考电压AD7794．REF+和AD7794 REF一不至于接近模拟电源的极限电压。整个电路采用桥式输入，这样，在外接电源在小范围内有波动的时候，可以保证实际加入到放大器的差值电压和输入的参考电压不受外界的影响。

　　AD7794采用偏移二进制编码，当使用单极性信号时(Ain+ - Ain > 0)，其输入电压与输出数据的关系为：

　　这个D直接代表了被测量。这里，G为总增益。(REF+ - REF-)为差分参考电压，(Ain+ - Ain-)为输入差压信号。

　　而当使用双极性信号时(REF>Ain+ - Ain>0如或0>Ain+ - Ain>-REF，输出特性变为：

　　要用外部参考电压时，由于R5、R7、R11可以忽略，因此有：

　　在理想传感器中，

R为测量电桥的总电阻，也即桥臂电阻，静态时R1=R2=R3=R4=R，为测量时的每臂电阻变化量。可见，使用外部参考电压(同时做为传感器电压激励)时，ADC输出数据与传感器变化，即与被测量直接相关，与参考电压的实际值无关!这就对参考电，爱的稳定性要求大大降低了。当然，参考电瓜要符合ADC的量值要求，并且，在一次测量(转换)中仍然要求不变(短期稳定即可)。