Quanto sono elevati i requisiti per ottenere un DMM a 7,5 cifre?
Molte applicazioni di strumentazione richiedono un'elevata precisione, come multimetri digitali (DMM), misuratori standard trifase-, calibratori di strumenti da campo, sistemi DAQ ad alta- precisione, bilance elettroniche/bilance da laboratorio, strumenti geofisici sismici e misuratori di sorgenti (SMU)/unità di misurazione della potenza (PMU) in apparecchiature di test automatici (ATE). Queste applicazioni richiedono una precisione molto elevata nella misurazione dei segnali CC o CA a bassa- frequenza e, nella maggior parte dei casi, i componenti utilizzati per implementare la selezione dell'applicazione devono avere INL basso, alta risoluzione, buona stabilità e ripetibilità. Tra tutte queste applicazioni, il DMM è quella più rappresentativa.
Per costruire DMM con una precisione di sette bit e mezzo o superiore, l'industria utilizza in genere ADC integrali multi-pendenza basati su componenti discreti. Sebbene questo tipo di ADC possa garantire una ragionevole precisione di misurazione, la sua progettazione e il debug sono piuttosto complessi, quindi molti ingegneri utilizzano circuiti integrati ADC commerciali per completare il progetto. Negli ultimi dieci anni, gli ADC a 24 bit ∑ - Δ presenti sul mercato sono stati ampiamente utilizzati nella progettazione di DMM a sei bit e mezzo. Per ottenere precisione e linearità a sette bit e mezzo, è necessario utilizzare ADC con prestazioni più elevate. Un'altra sfida deriva dalla sorgente di tensione di riferimento, che richiede complessi circuiti esterni di condizionamento del segnale per ottenere una deriva termica ultra-bassa per sorgenti di tensione di riferimento con diodi Zener sepolti in profondità.
Questo articolo introdurrà una soluzione per catena del segnale ad alta-precisione costituita da un ADC a basso SAR INL, una sorgente di tensione di riferimento di precisione con deriva termica ultra-bassa completamente integrata, una rete di resistori di adattamento a quattro canali e un amplificatore a basso-rumore con deriva zero. L'analisi teorica e il calcolo della precisione contenuti nell'articolo possono servire come riferimento e guida per la progettazione e il test pratici dei circuiti.
