一位在領(lǐng)先的可編程邏輯控制器(PLC)制造商工作的年輕工程師充滿熱情,正在設(shè)計(jì)一種可以接受高阻抗傳感器輸入的多通道24位模擬輸入模塊。他選擇了德州儀器24位-模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADS125H02)、5伏參考電壓和德州儀器精密放大器(OPA192)。
在選擇復(fù)用器時(shí),他有三個(gè)選擇:一個(gè)是德州儀器的MUX36D04,兩個(gè)是其他供應(yīng)商的復(fù)用器(MUX2和MUX3)。除了輸入漏電流規(guī)格為1 pA、100pA和1 na(典型值為25c)外,每個(gè)多路復(fù)用器都有類似的規(guī)格。
起初,工程師認(rèn)為三個(gè)多路復(fù)用器看起來(lái)完全相同,并且三個(gè)多路復(fù)用器中的輸入漏電流可以忽略不計(jì)。他認(rèn)為這三者他都可以選擇,從他的系統(tǒng)中得到類似的性能。
漏電流:無(wú)聲抵消失調(diào)誤差
漏電流是一個(gè)重要的參數(shù),因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)時(shí),它會(huì)引起DC誤差。多路復(fù)用器數(shù)據(jù)手冊(cè)有許多與漏電流相關(guān)的規(guī)格,包括開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)時(shí)流經(jīng)源極引腳(IS)或漏極引腳(ID)的漏電流。圖2顯示了模擬開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化模型。
如圖2,輸出電壓VOUT通常連接到運(yùn)算放大器的同相端,運(yùn)算放大器具有高阻抗。所以為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),工程師忽略了負(fù)載電阻RL的影響。RO是開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻。
公式1計(jì)算開(kāi)關(guān)閉合時(shí)漏電流引起的電壓誤差:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),漏電流流經(jīng)相應(yīng)的端子(漏極或源極),并在輸出端引入失調(diào)誤差。
漏電流也隨著溫度的升高而增大。所有數(shù)據(jù)表應(yīng)包括典型的泄漏電流和溫度曲線。雖然漏電流量很小,但在處理高輸入阻抗傳感器時(shí),它是一個(gè)非常重要的參數(shù)。讓我們看看這個(gè)參數(shù)是如何影響系統(tǒng)性能的。
事實(shí)上,漏電流的皮安或毫微安是不同的
大多數(shù)傳感器的輸出電壓很低。輸入級(jí)引入的任何額外失調(diào)都會(huì)限制ADS125H02可以看到的最大滿量程電壓范圍。從表1可以看出,對(duì)于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),即使幾百皮安的輸入泄漏也會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生顯著影響。漏電流隨溫度變化,表1顯示了25和85時(shí)失調(diào)誤差的變化.光學(xué)傳感器的阻抗也隨著光強(qiáng)和環(huán)境溫度的變化而變化,這不僅會(huì)導(dǎo)致失調(diào)誤差,還會(huì)導(dǎo)致線性誤差。