图 8-4 的电路实现使用模拟电源来激励电桥传感器。使用电桥激励电压作为 ADC 的外部基准电压来实现比例式电桥测量。方程式 32 至方程式 34 以压力传感器为例,展示了如何推导 ADC 输出代码与施加的电桥信号之间的关系。方程式 34 显示此比例式电路实现中的输出代码与激励电压无关。
方程式 32. VBridge = VAIN2 – VAIN3 = (PressureAPL / PressureMAX) × Sensitivity × VExcitation
方程式 33. Code / 2n = VBridge / VREF
方程式 34. Code / 2n = (PressureAPL / PressureMAX) × Sensitivity
其中:
- VExcitation = VREF = AVDD
- 压力APL = 施加的压力
- 压力MAX = 压力传感器的最大测量值。表示电桥传感器输出满量程输出信号时的压力
- 灵敏度 = 电桥传感器的灵敏度,通常以 mV/V 的电桥激励指定
- n 取决于所选的编码方案和 ADC 分辨率,请参阅下文:
下面是 n 的选择准则:
- n = 15(16 位 ADC,二进制补码格式)
- n = 16(16 位 ADC,单极标准二进制格式)
- n = 23(24 位 ADC,二进制补码格式)
- n = 24(24 位 ADC,单极标准二进制格式)
图 8-4 中的示例展示了用于测量电桥温度的热敏电阻。在本例中,使用基准电压输出来实现比例式热敏电阻测量。根据方程式 36 得出的转换结果仅取决于偏置电阻器 (RBIAS) 和热敏电阻(极大程度上取决于温度)。
方程式 35. VThermistor = VAIN0 – VAIN1 = VREF × RThermistor / (RThermistor + RBIAS)
方程式 36. Code / 2n = (VThermistor) / VREF = (RThermistor) / (RThermistor + RBIAS)
其中 n 遵循 方程式 34 的准则。
对于需要定期将电桥传感器断电以实现省电的应用,使用其中一个 GPIO 输出来控制电桥传感器和 GND 之间的开关。
如需详细了解电阻式电桥传感器测量电路以及使用 TI ADC 的实现,请参阅电桥测量基本指南应用手册。