JHM1203的低成本、高精度應(yīng)用方案

JHM1203 是一款針對(duì)差分信號(hào)設(shè)計(jì)的高精度信號(hào)調(diào)理芯片。JHM1203內(nèi)部資源豐富，它集成了前置PGA、24-bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、數(shù)字處理器和存儲(chǔ)器。同時(shí)JHM1203專(zhuān)為低功耗應(yīng)用設(shè)計(jì)，工作電流小于0.6mA，待機(jī)電流小于0.1uA。

JHM1203內(nèi)部集成了多種補(bǔ)償算法，通過(guò)這些補(bǔ)償算法可對(duì)采集到的信號(hào)原始值進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，包括對(duì)信號(hào)的零點(diǎn)偏差、靈敏度偏差和非線(xiàn)性偏差同時(shí)進(jìn)行最高二階的補(bǔ)償，補(bǔ)償算法的系數(shù)在芯片上集成的一次性可編程存儲(chǔ)器(OTP) 中進(jìn)行保存，掉電后仍可保持。補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，由JHM1203通過(guò)IIC接口輸出。

電阻測(cè)量模塊主要測(cè)量50Ω~3kΩ的電阻，得到這些電阻值后，和模塊相連接的MCU可以將阻值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度值，最終達(dá)到測(cè)溫的目的。50Ω~3kΩ的測(cè)量范圍可以使這個(gè)電阻測(cè)量模塊使用PT100、PT500、PT1000、NTC和PTC等測(cè)量出準(zhǔn)確的溫度值。需要補(bǔ)充說(shuō)明一點(diǎn)，因?yàn)镴HM1203內(nèi)部集成了二階補(bǔ)償算法，所以此電阻測(cè)量模塊可以很好地修正熱敏電阻帶來(lái)的非線(xiàn)性偏差。

圖2 測(cè)量模塊電路圖

圖3 測(cè)量模塊實(shí)物圖

設(shè)計(jì)電路時(shí)，要考慮到JHM1203需要差分信號(hào)輸入、共模輸入范圍和最大可接受的信號(hào)范圍。JHM1203可接受的共模電壓范圍在0.65~1.05V，可接受的最大信號(hào)變化量為Vin*13.2<VDDB*0.9。為了得到更大的分辨率，需要通過(guò)調(diào)整R1~R4的阻值，使RT在阻值的變化范圍內(nèi)最大限度地接近JHM1203可接受的最大信號(hào)變化范圍。

JHM1203自帶恒壓激勵(lì)源VDDB，將R1和R2分壓后產(chǎn)生的固定電壓輸入VBN管腳；R3、R4和可變電阻RT分壓后得到和RT阻值成比例關(guān)系的電壓，將之輸入VBP管腳。

另外JHM1203內(nèi)部ADC的參考電壓和對(duì)外電壓激勵(lì)都是VDDB，這兩個(gè)電壓的溫度系數(shù)在公式中可以互相抵消，故可以忽略VDDB的溫漂對(duì)采集精度的影響。

圖4 參數(shù)配置界面

使用評(píng)估軟件舉例校準(zhǔn)過(guò)程，首先確定RT的變化范圍為50Ω~3kΩ，設(shè)置放大倍數(shù)為13.2倍（需要注意：總放大倍數(shù)等于第一和第二級(jí)前置放大器的倍數(shù)二者相乘），設(shè)置為正極性，ADC偏置選擇-1/16~15/16；接著在校正界面，選擇校準(zhǔn)算法為3PT-SOT_BR，即修正采集到電阻信號(hào)的非線(xiàn)性，采集50Ω、1.5kΩ和3kΩ對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，最后使用上位機(jī)計(jì)算出校準(zhǔn)參數(shù)，驗(yàn)證，寫(xiě)入OTP。

圖5 實(shí)測(cè)精度曲線(xiàn)

經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，兩塊電阻測(cè)量模塊的精度小于0.12%FS，溫度測(cè)量偏差小于0.84℃（測(cè)溫范圍-100~600℃），此精度可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)測(cè)溫的應(yīng)用。