使用MAX11254EVKIT作为工业应用的构建模块平台

本应用笔记旨在帮助评估MAX11254/MAX11253，使用MAX11254EVKIT配置的不同模拟前端，以实现更高的工业应用性能。

介绍

当公司向市场发布新零件时，目标是为当今尚不可用的挑战提供更好的解决方案，或者用更集成、更高效的解决方案取代现有解决方案。另一方面，对于消费者和公司的各种应用和特定要求，没有单一的解决方案。对于工业过程控制和自动化尤其如此。

Maxim建立了一个评估平台，用于探索不同的方法，评估MAX11254/MAX11253、6通道、24/16位、低噪声、低功耗、Δ-Σ型ADC的性能，适用于定义和设计MAX11254EVKIT板时的不同应用。

前端实现

MAX11254评估板有三种不同的前端：

每个通道都可从接线端子（J1-J3、J25 和 J26）直接输入。每个通道都可以配置为直接输入或通过内部可编程增益放大器（PGA），增益选项为1至128，可在图形用户界面（GUI）中选择。ADC通道的输入通过J4至J7接头进行选择。

通道2和3具有基于低噪声分立放大器MAX9632的附加信号调理电路（通道11为U12、U13、U14和U2，通道15为U16、U17、U18和U3）。这些放大器可以配置为 a） 单端反相或非反相前端，或 b） 差分前端通过跳线选择J31至J36用于通道2，通过跳线选择J39至J44用于通道3。请参考随附的MAX11254评估板原理图。 此外，ADC输入可偏置V。裁判通过在 J2、J37、J38 或 J45 上放置分流器来/46。

通道4和5采用低噪声前端，采用MAX44205（U19和U20）单路差分放大器。在这种情况下，ADC输入偏置V。裁判默认情况下/2。

参考选项

MAX11254EVKIT为ADC及其前端提供多种电压基准选项：

3.0V V裁判从MAX6126—3ppm/C，0.02% 初始精度，1.3μV°Q-1采用SOIC封装的噪声-电压基准（JMP1分流器1-2）;

3.0V V裁判从MAX6070—6ppm/C，0.04% 初始精度，4.8μV°Q-1采用 SOT23-6 封装的噪声-电压基准（JMP1 分流器 1-3）;和

1.8V V裁判从MAX6070—6ppm/C，0.04% 初始精度，4.8μV°Q-1采用 SOT23-6 封装的噪声电压基准（JMP1 分流器 1-4）。

电源选项

MAX11254/MAX11253 ADC具有多种电源选项：

注意：所有电源选项均可通过电路板上的跳线选择、使用外部电源或其组合提供。

单电源 AVDD = +3.3V （J12 分流器 1-2），AVSS = 0V （J17 分流器 1-2）;

分离电源，AVDD = +1.8V （J12 分流器 2-3），AVSS = -1.8V （J17 分流器 2-3）;

DVDD = +1.8V （J10分流器2-3）或+3.3V （J10分流器1-2），可选择+2V （J8闭合），请参考MAX11254评估板数据资料。

用户定义的电源直接应用于参考 AGND 的 AVDD （TP21）、AVSS （TP28）、DVDD （TP19） 和REFP_F （TP30）。将外部电源保持在工作条件限制内。

让我们考虑一个典型的应用程序。

体重秤（惠斯通电桥）

在我们的测试中，我们使用从当地五金店广泛购买的20美元厨房秤的称重传感器。

设置：

称重传感器从TP3提供+3.14V电源，而公共接地通过GPO0开关连接。GPO0 开关可以在您需要进行测量时打开，也可以关闭以节省电量。此功能特别有利于电池供电应用。

正电桥输出连接到J1.3，负输出连接到J1.4

正参考点连接到J1.2，负参考点通过两根单独的导线连接到J1.7和J1.9，如图1所示。

图1.重量秤惠斯通电桥连接。

在GUI中选择通道0，从相应的下拉菜单中选择采样率和采样数，我们将为每个转换进行采样。由于称重传感器输出非常小，从几微伏到2mV，重量为1kg，我们使用增益= 128x的内部可编程增益放大器（PGA）和连续模式。将 GPO0 设置为 1 以启动网桥。GUI 设置如图 2 所示。

图2.MAX11254图形用户界面设置

执行自增益和偏移校准后，按转换按钮和读取数据和状态按钮。称重传感器输出可以在GUI的右上角看到。该数据表示空载惠斯通电桥的偏移输出，单位为伏特。 连续测量校准砝码，我们可以绘制该称重传感器的传递函数。参见图 3。

图3.称重传感器的传递函数。

如图3所示，传递函数是完全线性的。请参阅趋势线方程和 R 平方值。 这种配置的唯一缺点是动态范围小，重量分辨率低。假设我们需要实现更好的动态范围，以伏特为单位，而不是以毫伏为单位。为此，我们将使用另一个通道，通道4，它有一个外部差分放大器MAX44205（U19）。我们将电阻R1和R10替换为101k 103.10%，将其增益从原来的0倍更改为1倍。由于该放大器的输入阻抗很小，约为1kO，因此我们需要在其前面添加一个额外的缓冲器以进行正确测量。我们将使用两个MAX9632运算放大器（U15和U16）作为差分放大器的缓冲器。去掉R62/R66和R64/R67，我们将其原始差分配置更改为高阻抗输入缓冲器。使用从J43.1到J49.4和J44.1到J49.2的跳线，并将称重传感器输出连接到J26.2和J26.6，我们完成了修改。 进行相同的测量，我们可以绘制一个新的传递函数，如图4所示。

图4.具有更高动态范围的称重传感器传递功能。

现在，输出动态范围和权重分辨率变得更高，而增加的非线性度却很少。该Maxim评估平台适用于不同的应用，使我们更接近于提供满足工业过程控制和自动化中消费者和公司的各种应用和特定要求的单一解决方案——MAX11254EVKIT是应对当今挑战的更好解决方案。

审核编辑：郭婷