1 简介

对远程或非板载传感器进行比值数据采集是一种在出现误差时提高整体系统精度的技术。图 1-1 图示为典型比值系统，其中通过基准电压 Vref 生成传感器供电电压 Vsupply，使得方程式 1 成立：

方程式 1.

V s u p p l y = V r e f

传感器输出与 Vsupply 成比例的电压 (Vsensor)，具体呈 0≤K≤1 (方程式 2) 关系：

方程式 2.

V s e n s o r = K V s u p p l y = K V r e f

Vsensor 由具有 N 位的单端单极输入模数转换器 (ADC) 进行数字化转换，并由 Vref 供电 (方程式 3)：

方程式 3.

A D C o u t p u t = \frac{V s e n s o r}{V r e f} (2^{N} - 1)

由于 Vsupply = Vref，因此 ADC 对 K 采集的结果与 Vsupply 或 Vref 无关 (方程式 4)：

方程式 4.

A D C o u t p u t = K \frac{V r e f}{V r e f} (2^{N} - 1) = K (2^{N} - 1)

虽然设计人员通常认为采集系统 ADC 的 Vref 必须非常精确，但在比值数据采集系统中不一定如此，因为公式 4 中 Vref 项会相互抵消。

图 1-1 Vsupply = Vref 时的比值数据采集系统

虽然这非常适合 Vsupply = Vref 的系统，但许多系统被迫使用 Vsupply≠Vref，从而在未被抵消的比值测量系统中引入显著误差。为解决此问题，本文提出一种改进系统，可在保持比值测量功能的同时实现卓越的容差性能。