ZHCSWA5B June   1998  – January 2025 XTR106

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 建议运行条件
    3. 5.3 热性能信息
    4. 5.4 电气特性
    5. 5.5 典型特性
  7. 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1 线性化
      2. 6.3.2 反向电压保护
      3. 6.3.3 过压浪涌保护
    4. 6.4 器件功能模式
  8. 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
      1. 7.1.1 外部晶体管
      2. 7.1.2 环路电源
      3. 7.1.3 电桥平衡
      4. 7.1.4 欠量程电流
      5. 7.1.5 低阻抗电桥
      6. 7.1.6 其他传感器类型
      7. 7.1.7 射频干扰
      8. 7.1.8 误差分析
    2. 7.2 典型应用
    3. 7.3 布局
    4. 7.4 布局指南
  9. 器件和文档支持
    1. 8.1 文档支持
    2. 8.2 相关文档
    3. 8.3 接收文档更新通知
    4. 8.4 支持资源
    5. 8.5 商标
    6. 8.6 静电放电警告
    7. 8.7 术语表
  10. 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

线性化

许多桥式传感器都固有非线性特征。通过添加一个外部电阻器,可以对抛物线非线性度进行补偿,并且相对于未补偿电桥输出实现高达 20 倍的改进。

线性校正通过改变桥励磁电压来实现。桥励磁电压的信号相关变化为整体传递函数(包括电桥)增加了一个二阶项。可对该配置进行调整,以校正桥式传感器的非线性。

正确设置 Lin 极性引脚可以补偿正电桥或负电桥的非线性误差。要校正正向电桥非线性(向上弯曲),请将 Lin 极性(引脚 12)连接到 IRET(引脚 6);另请参阅 图 6-2。此校正会导致 VREF 随电桥输出增加,从而补偿电桥响应中的向上弯曲。要校正负向非线性(向下弯曲),请将 Lin 极性连接到 VREG(引脚 1);另请参阅 图 6-3。此校正会导致 VREF 随电桥输出降低。Lin 极性引脚是一个高阻抗节点。

XTR106 针对正向电桥非线性的连接,VREF = 5V图 6-2 针对正向电桥非线性的连接,VREF = 5V

XTR106 针对负向电桥非线性的连接,VREF = 2.5V
图 6-3 针对负向电桥非线性的连接,VREF = 2.5V

如果不需要线性校正,请将 RLIN 和 Lin 极性引脚连接到 VREG(另请参阅 图 6-4)。此连接可产生独立于输入信号的恒定参考电压。

注: 请勿使 RLIN 或 Lin 极性引脚开路或连接到另一个电势。

XTR106 如果不需要线性校正,则进行连接,VREF = 5V
图 6-4 如果不需要线性校正,则进行连接,VREF = 5V

RLIN 是外部线性化电阻,连接在引脚 11 和引脚 1 (VREG) 之间;另请参阅 图 6-2图 6-3。为了确定 RLIN 的值,必须知道桥式传感器在恒定励磁电压下的非线性度。XTR106 线性电路只能补偿传感器非线性的抛物线形状部分。当线性输出的最大偏差出现在量程中点时,即可实现理想校正(参阅 图 7-3图 7-4)。非线性曲线与 图 7-3图 7-4 所示相似但不会恰好在量程中点达到峰值的传感器仍然可以获得大幅改进。

具有 S 形非线性曲线(正负非线性相等)的传感器无法通过使用 XTR106 校正电路来实现改进。根据 方程式 1 选择 RLIN 的值。RLIN 取决于线性化系数 KLIN,该系数在 2.5V 参考电压和 5V 参考电压下有所不同。传感器非线性项 B(相对于满量程)是正数或负数,具体取决于弯曲的方向。

线性化电阻器:

方程式 1. R L I N = K L I N × 4 B 1 - 2 B

其中:

  • KLIN 是线性化系数(以 Ω 为单位)
  • 在 2.5V 参考电压下,KLIN 为 9905Ω
  • 在 5V 参考电压下,KLIN 为 6645Ω
  • B 是传感器相对于 V FS 的非线性度(如非线性度为 –2.5%,则 B = –0.025)
  • VFS 是未线性化的满量程电桥输出(以 V 为单位)

使用 5V 参考电压时,可校正最大 ±5% 的非线性度。+5%/–2.5% 的传感器非线性度可通过 2.5V 励磁进行校正。图 6-5 所示的修整电路可用于电桥非线性极性未知的电桥。


XTR106 针对未知电桥非线性极性的板载电阻器电路
图 6-5 针对未知电桥非线性极性的板载电阻器电路

增益受用于校正电桥非线性的变化励磁电压的影响。增益电阻器的修正值通过 方程式 2 计算得出。

增益设置电阻器:

方程式 2. R G = V F S 400 μ A × 1 + 2 B 1 - 2 B

其中:

  • VFS 是未线性化的满量程电桥输出(以 V 为单位)

使用线性校正时,将传感器输出共模电压保持在 XTR106 允许的输入范围内,即 1.1V 至 3.5V。方程式 3 可用于计算 XTR106 新的励磁电压。如果未使用共模电阻器,则电桥输出的共模电压只是此值的一半(另请参阅 图 6-2图 6-3 中的示例)。超出共模范围会产生不可预测的结果。

调整了满量程输出的励磁电压:

方程式 3. V R E F   ( A d j ) = V R E F   ( I n i t i a l ) × 1 + 2 B 1 - 2 B

对于高精度应用(误差 < 1%),可采用两步校准过程。首先,使用初始增益电阻器和 RLIN = 0(RLIN 引脚直接连接到 VREG)来测量传感器电桥的非线性度。使用得到的传感器非线性度 B,使用 方程式 1方程式 2 计算 R G 和 RLIN 的值。然后,可进行第二次校准测量来调整 RG,以考虑线性化中的失调电压和失配。

示例:

计算相对于 V FS 具有 2.5% 向下弯曲非线性的桥式传感器的 RLIN 和由此产生的 RG,并确定输入共模范围是否有效。

对于 VREF = 2.5V 和 V FS = 50mV

对于 2.5% 的向下弯曲,B = –0.025(Lin 极性引脚连接到 VREG

对于 VREF = 2.5V,KLIN = 9905Ω

方程式 4. R L I N = 9905 Ω 4 - 0.025 1 - 2 - 0.025 = 943 Ω
方程式 5. R G = 0.05 V 400 μ A × 1 + 2 - 0.025 1 - 2 - 0.025 = 113 Ω
方程式 6. V C M = V R E F   ( A d j ) 2 = 1 2 × 2.5 V × 1 + 2 - 0.025 1 - 2 - 0.025 = 1.13 V

处于 1.1V 至 3.5V 输入共模范围内。