ZHDA028 January   2026 RES11A-Q1 , TPS7B4255-Q1 , TPS7B4256-Q1 , TPS7B4258-Q1 , TPS7B4259-Q1 , TPS7B4260-Q1 , TPS7B4261-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2详细说明
    1. 2.1 跟踪器 LDO
    2. 2.2 Vsupply≠Vref 时的系统情况
    3. 2.3 在 Vsupply≠Vref 时的比值数据采集系统
    4. 2.4 比较 RES11A 与离散式 0.1% 容差电阻器
    5. 2.5 TINA-TI™ 软件仿真
  6. 3总结
  7. 4参考资料

2.3 在 Vsupply≠Vref 时的比值数据采集系统

为了解决此问题，图 2-2 图示为当 Vsupply ≠ Vref 时提出的比值数据采集系统。在本示例中 Vsupply = 5V 且 Vref = 1.8V，但是如果 Vref 是另一种常见的 ADC 基准电压，例如 3.3V 或 2.5V，则此方法可行。

Vsupply ≠ Vref 时建议采用的数据采集系统原理图图 2-2 Vsupply ≠ Vref 时建议采用的数据采集系统原理图

与 图 2-2相比图 2-1，新增电阻分压器，D1，能给 Vsupply 降压，使其也能被 ADC 捕获。D1 和分压器 D2 利用 RES11A-Q1 [4] 对 Vsensor 进行分压，这是一对集成在同一封装内的匹配分压器。另有一款非汽车型号的 RES11A [5] 可选。如后续所示，您可以使用标准的 1% 容差电阻器在跟踪器 LDO，D3 的 OUT-to-FB 上构建分压器。在使用三个分压器时可以选择 D3 将 1.8V 的 Vref 精准转换为 5V 的 Vsupply。如果改为使用其中一组配对分压器，由于其固有的分压比限制，将无法实现 1.8V 至 5V 的精确转换。这点至关重要，因为传感器对 Vsupply 精度有严格要求，且需确保 Vsupply 精确维持在 5V 的标称供电电压值。

图 2-3 图示为 TI RES11A（或汽车型号，RES11A-Q1），其由两个独立的电阻分压器组成。在每个分压器中，始终保持 RINx = 1kΩ。RES11A 提供多种可订购型号，其 RGx 值各异，详见数据表。尽管 RES11A 中单个电阻器的绝对公差较宽松（最大值为 12%），但四个电阻器采用单片集成设计并相互交错排列，使得每个分压器内各电阻器之间的匹配特性极佳，最大误差仅 ±0.05%。RES11A 内部的第一个分压器与第二个分压器的匹配度同样极佳，最大误差为 ±0.1%。此外，分压器中电阻器的温度漂移等其他误差也得到匹配，使分压器温度漂移极低，最大漂移误差 ΔtDx/ΔTa = ±2ppm/°C [6]。

RES11A 或 RES11A-Q1图 2-3 RES11A 或 RES11A-Q1

或者，也可以使用 RES21A-Q1 [7]/ RES21A [8]表 2-2。该器件与 RES11A-Q1 相同，但采用比例更高的电阻值，在此始终保持 RINx = 10kΩ。同样，RES31A-Q1 [9]/RES31A [10] 始终能实现 RINx = 100kΩ。这些器件可承受比 RES11A 更高的电压，适用于卡车电池短路故障等场景。

表 2-2 RES 系列双电阻分压器
器件 RINx (kΩ) RGx/RINx 分压比
RES11A 1 1:1, 1:1.5, 1:1.667, 1:2, 1:2.5, 1:3, 1:4, 1:5, 1:9, 1:10
RES11A-Q1 1
RES21A 10
RES21A-Q1 10
RES31A 100
RES31A-Q1 100

根据所需使用的 Vref，表 2-3 图示内容为可订购的 RES11A 器件中哪些具有可调节分压比，能将 5V Vsupply 和 Vsensor 电压转换为适用于 Vref 范围。可以采用任意方式连接分压器中的 RINx 和 RGx，以调节电压，例如 RIN/(RIN + RG) 或 RG/(RIN + RG)。

表 2-3 使用 RES11A 实现不同分压比
Vref (V) 器件 使用 RINx 和 RGx 将 5V 转换为… (V)
1.8 RES11A20 RIN/(RIN + RG) 1.67
1.8 RES11A25 RIN/(RIN + RG) 1.43
2.5 RES11A10 RIN/(RIN + RG) 2.5
2.5 RES11A15 RIN/(RIN + RG) 2.0
3.3 RES11A15 RG/(RIN + RG) 3.0
3.3 RES11A16 RG/(RIN + RG) 3.12

让我们分析 图 2-2 图中所示的拟采用测量方案的有效性。

定义 方程式 7、方程式 8和 方程式 9 中的电阻器和分压器之间的分压比，Dx (x = 1, 2, 3)，其中 D1 和 D2 是可降低电压的衰减器，D3 是可增大电压的增益：

方程式 7. D 1 = R I N 1 ( R G 1 + R I N 1 )
方程式 8. D 2 = R I N 2 ( R G 2 + R I N 2 )
方程式 9. D 3 = R 1 + R 2 R 2 = 1 + R 1 R 2

跟踪器 LDO（包括 Vos）的输出由下式表示 方程式 10：

方程式 10. V s u p p l y = D 3 ( V r e f + V o s )

Vsupply 由 ADC 通过 RES11A 分压器 D1 进行测量，按照 方程式 11 得到 Vsupply_div：

方程式 11. V s u p p l y _ d i v = D 1 D 3 ( V r e f + V o s )

传感器的增益为 K (0≤K≤1)，输出与电源电压 Vsupply 成正比。根据 方程式 12，传感器输出由 ADC 通过分压器 D2 进行测量：

方程式 12. V s e n s o r _ d i v = K D 2 V s u p p l y = K D 2 D 3 ( V r e f + V o s )

ADC 具有 N 位并使用 Vref。这是一种单端单极测量，输出表示为 方程式 13：

方程式 13. A D C o u t p u t = V i n p u t V r e f ( 2 N - 1 )

其中 Vinput 是 ADC 的电压输入。

方程式 14 和 方程式 15 计算数字化 Vsupply_div 和 Vsensor_div 电压，如下所示：

方程式 14. V s u p p l y _ d i v _ d i g i t i z e d = D 1 D 3 ( V r e f + V o s ) V r e f ( 2 N - 1 )
方程式 15. V s e n s o r _ d i v _ d i g i t i z e d = K D 2 D 3 ( V r e f + V o s ) V r e f ( 2 N - 1 )

微控制器获取 Vsupply_div_digitized 和 Vsensor_div_digitized 的数字化 ADC 读数并计算分压比 (方程式 16)：

方程式 16. C o m p u t e d r a t i o = V s e n s o r _ d i v _ d i g i t i z e d V s u p p l y _ d i v _ d i g i t i z e d = K D 2 D 1

计算出的分压比值与 Vref、Vsupply、Vos 和 D3 无关。

因此，可以使用标准 1% 容差电阻器构建分压器 D3。

如果 RES11A (D1, D2) 中的两个电阻分压器完全匹配，则 D1 = D2 且分压比 = K。采集系统仅测量 K，即传感器在满量程的 0% 至 100% 范围内输出。实际上，分压器 D1 和 D2 存在误差，下面我们将对此进行分析。