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低泄电多路复用器在高阻抗PLC体系中是了始终是弛缓?

2019-10-25 15:50:29 源头:德州仪器
一名任职于当先的可编程逻辑管制器(PLC)打造商的年轻工程师满怀激情亲切,正在构想一个可吸取来自高阻抗传感器输入的多通道24位摹拟输入?。他取舍了德州仪器的24位Δ-Σ模数转换器(ADS125H02)、5-V基准电压以及德州仪器的精细放大器(OPA192)。

 
中取舍多路复用器时,他有三种选项:一个是德州仪器的MUX36D04
以及两个来自其余提供商的多路复用器(MUX2以及MUX3)。除了输入泄电流规格拆散为1 pA、100pA以及1 nA(25°C时的榜样值)外,每一个多路复用器规格都很相似。

 
早先,这位工程师以为这三个多路复用器看起来截然不同,而且以为这三个多路复用器中的输入泄电流低到可能忽稍了始终计。他以为可能取舍这三者之中的任何一个,并从他的体系中得到类似的功能。

 
在此博文中,你会候发现他大概忽略了多路复用器的泄电流。

 
图1所示为带有多个传感器接口的数据搜个人系的尺度框图。
 
 
泄电流:冷静地对消偏移偏差



泄电流是一个弛缓参数,由于它在开关翻开以及断开时都市导致直流偏差。多路复用器数据表有了始终少与泄电流干系的规格,包罗当开关合上或者断开时流过源极管脚(IS)或者漏极管脚(ID)的泄电流。图2所示为摹拟开关的简化模子。


 
图2:开关翻开时的简化小旌旗旗号模子

 
如图2所示,输入电压VOUT通常毗邻到运算放大器的同相端,该同相端具备高阻抗。以是为了大略起见,工程师忽略了负载电阻RL的影响。RO是开关的导通电阻。
 
当开关合上时,方程式1计较由泄电流引入的电压偏差:

 
当开关断开时,泄电流流过各自的端子(漏极或者源极),并在输入端引入偏移偏差。

图3:开关断开时的简化小旌旗旗号模子
 

泄电流也随温度的升高而增大。所有数据表应包罗泄电流与温度的榜样曲线。尽管泄电流的量很小,但在从事高输入阻抗传感器时,它是一个无比弛缓的参数。以是让我们来看看这个参数是如何影响体系功能的。

 
泄电流的微微傲耸贾镇者毫微安理论上是有了始终同的

 
PLC体系中的摹拟输入?橥ǔG谢籶H、光学、湿度、减速率计以及化学传感器等高输入阻抗传感器。整个这些传感器都具备输入阻抗,从几百千欧姆到几千兆欧姆了始终等。以一个榜样的光传感器为例,如图4所示。

图4:光传感器的简化模子
 

如图4所示,分流电阻Rsh的巨细从几百千欧姆到几千兆欧姆了始终等,且与温度成正比干系。由于并联电容的巨细为几微微法拉,以是它了始终弛缓,因此图4中没有表现。
 
泄电流对于体系精度的影响

 
大略来讲,假设传感器阻抗Rsh为1MΩ。对于以5V为参考的24位体系,方程式2计较对于应1个最低有用位(LSB)的最小辩护率或者电压,如下所示:



 
请记着,工程师有三个多路复用器可能取舍,在表1中标记为MUX36D04、MUX2以及MUX3。又一主要记。25°C/85°C)时的泄电流是仅有的区别因素。对于每一个多路复用器,泄电流流过输入阻抗,导致偏移偏差,从而影响整体体系精度。表1扼要地介绍了多路复用器是如何影响丈量精度的。

 
 
大少数传感器的输入电压都很低。由于输入级而引入的任何附加偏移都市限定ADS125H02所能看到的最大满量程电压范畴。从表1可能看出,对于高精度数据搜个人系,即便几百微微安的输入走露伊耸贾蔗对于丈量精度发作分明影响。泄电流随温度的变迁而变迁,表1表现了25°C以及85°C时的偏移偏差变迁。光传感器阻抗也随光强度以及状况温度的变迁而变迁,因此这非但会导致偏移偏差,还会导致线性偏差。
 
以是工程师了始终能忽略泄泄电流,因此须要取舍一个低走露多路复用器。
 
构想可吸取高阻抗输入的多通道摹拟输入?榛嵊幸幌盗械奶粜。德州仪器的MUX36S08以及MUX36D04超低走露摹拟多路复用器无需校准偏移偏差,简化了摹拟输入?榈墓瓜,同时也大大增多了偏移以及线性偏差。MUX36S08以及MUX36D04在25°C时具备1pA的超低泄电流。图5表现了MUX36S08的泄电流随温度的变迁。(无关-40°C到125°C的详细曲线图, 请参见
MUX36S08数据表。)

 
总结来讲,工程师了始终能忽略泄电流,以是他必须取舍德州仪器的低走露多路复用器。MUX36S08以及MUX36D04选项餍足低走露的须要,还提供低电容、低电荷注入、轨对于轨运行以及低功耗。
 


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