對(duì)于應(yīng)變儀或熱敏電阻等傳感器，您必須使用由不完善的組件構(gòu)建的電路準(zhǔn)確且廉價(jià)地測(cè)量電阻，其中增益和偏移誤差會(huì)顯著限制歐姆測(cè)量的準(zhǔn)確性。正確的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以在測(cè)量歐姆時(shí)消除大多數(shù)誤差項(xiàng)，而精度僅由單個(gè)參考電阻器確定(圖 1 )。

圖 1 電阻分壓器拓?fù)錇殡娏髟春陀糜谛?zhǔn)的精密電阻器提供了一種成本更低的替代方案。

與測(cè)量電壓或電流不同，測(cè)量無(wú)源屬性(例如電阻)需要刺激。測(cè)量電阻的一種方法是迫使已知電流通過(guò)電阻器并測(cè)量電阻器兩端的電壓。以這種方式測(cè)量歐姆意味著，通過(guò)正確選擇激勵(lì)電流，您無(wú)需進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此當(dāng)計(jì)算成本超過(guò)構(gòu)建精確電流源的成本時(shí)，這種方法很受歡迎。但是，電流源的精度直接限制了讀數(shù)的精度，并且測(cè)量響應(yīng)電壓的任何增益或偏移誤差也會(huì)抵消精度。此外，測(cè)量范圍僅限于 ADC 的信號(hào)范圍，如下式所示：

隨著功能更強(qiáng)大的微控制器和片上比率 ADC 的發(fā)展，電阻分壓器模塊架構(gòu)(圖 2 )提供了一種更便宜的方法：

圖 2 使用兩次測(cè)量和比率計(jì)算消除大部分增益和偏移誤差。

這種架構(gòu)具有從短路到開(kāi)路的理論測(cè)量范圍，但測(cè)量響應(yīng)電壓的任何失調(diào)誤差都會(huì)限制實(shí)際范圍;參考電阻限制了測(cè)量響應(yīng)電壓的整體精度以及任何增益和偏移誤差。

參考電阻器的成本決定了參考電阻器引入的誤差，您可以從參考電壓 V REF推導(dǎo)出電源電壓 V CC。比率 ADC 的增益誤差通常很小，對(duì)整體誤差的貢獻(xiàn)不大，但偏移誤差并非如此，它可能是影響整體精度的最大誤差因素。使用更昂貴和更精確的組件可降低測(cè)量路徑中任何運(yùn)算放大器的偏移誤差。

圖 2 顯示了如何顯著消除增益和失調(diào)誤差，其中減去兩個(gè)測(cè)量電壓可以消除測(cè)量系統(tǒng)中的任何失調(diào)誤差：

這兩個(gè)差值的比率消除了任何測(cè)量路徑增益誤差，讓參考電阻來(lái)確定測(cè)量誤差。只要測(cè)量信號(hào)從未超出 A/D 轉(zhuǎn)換器的范圍，此結(jié)果就有效。為保證此條件，請(qǐng)將檢測(cè)緩沖器增益設(shè)置為略小于單位。

您還可以測(cè)量多個(gè)電阻器，其中所有檢測(cè)路徑復(fù)用到單個(gè)緩沖器和 A/D 轉(zhuǎn)換器，八個(gè)模擬引腳可讓您測(cè)量多達(dá)六個(gè)傳感器(圖 3 )?；蛘?，您可以將四個(gè)檢測(cè)路徑中的每一個(gè)連接到其自己的緩沖器和轉(zhuǎn)換器。

圖 3 通過(guò)單個(gè)緩沖器和 A/D 轉(zhuǎn)換器使用多路復(fù)用，擴(kuò)展處理多個(gè)傳感器和信號(hào)路徑的想法。

如何 使用可編程模擬片上系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)圖 2的電路。 它使用 ADCINC12 用戶模塊、可編程增益調(diào)整用戶模塊和兩個(gè)模擬輸出緩沖器。將 ADCINC12 的模擬模塊放置在緩沖器正下方，并將 ADCINC12 的時(shí)鐘設(shè)置為 167 kHz，采樣率為 10 個(gè)樣本/秒，以消除信號(hào)中的任何 50 或 60 Hz 干擾。如果應(yīng)用程序需要更快的轉(zhuǎn)換，請(qǐng)?zhí)岣卟蓸勇省？刂栖浖镃語(yǔ)言;該程序計(jì)算電阻讀數(shù)并將其保留在全局存儲(chǔ)位置。