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APPLICATION NOTE  3635

MAX149x 시그마 델타 패널 미터 ADC에서 외부 기준 전압을 이용해 이득 효과를 구현하는 방법

개요: MAX149x 시그마 델타 패널 미터 ADC 제품군은 500mV ~ 3.6V 범위 이상의 외부 기준 전압을 사용하여 정밀한 변환 결과를 구현할 수 있다. 이 애플리케이션 노트는 MAX149x 제품군을 구동하고 ADC의 이득을 조정하는 가변 기준 전압을 생성하기 위해 외부 기준 전압을 사용하여 출력을 분배하는 방법을 설명한다.

기준 전압이 ADC에 미치는 영향

MAX1447, MAX1491, MAX1493, MAX1495, MAX1496, MAX1498 시그마 델타 패널 미터 IC는 2.048V의 내부 기준 전압 또는 500mV와 3.6V 사이의 외부 기준 전압 소스를 선택할 수 있다. 대부분의 기본 구성에서 이 소자들은 AIN+와 AIN- 양단 사이의 입력에서 2.048V 기준 전압을 예상하고, 그 결과를 변환해서 LED/LCD 디스플레이 상에 보여준다. 출력 카운트는 4.5디지트 버전에 유효하며, 다음의 전송 함수에 의해 제공된다. 3.5디지트 버전의 경우, 이 공식에서 20,000을 2,000으로 변경한다.

AIN+ - AIN- > 0, RANGE = GND의 경우

AIN+ - AIN- < 0, RANGE = GND의 경우

AIN+ - AIN- > 0, RANGE = DVDD의 경우

AIN+ - AIN- < 0, RANGE = DVDD의 경우

전압 분배기를 사용하여 간단한 가변 기준 전압 구현하기

기준 전압을 변경하면 소자의 이득을 변경할 수 있다. 일부 애플리케이션은 이러한 특성을 이용하여 가변 외부 기준 소스를 사용하여 가변 이득을 제공한다.

공식 1의 분자에서 차동 기준 전압 항(VREF+ -VREF-)을 조정하면 전송 함수에서 이득이 변하는 것을 쉽게 볼 수 있다. 이득을 증가시키려면 간단히 기준 전압을 낮추면 된다. 반대로, 이득을 낮추려면 기준 전압을 높인다. 가변 기준 전압을 생성하는 데에는 여러 가지 방법이 있지만, 가장 간단한 방법은 2.5V 기준 전압을 가진 가변 전압 분배기를 사용하여 VAIN+을 다양하게 하는 것이다.

그림 1. MAX6126과 REF+ = V<sub>OUT</sub> 및 REF- = GND를 가진 분배기. 예상되는 V<sub>OUT</sub> 범위는 1.5V ~ 2.5V이다.
그림 1. MAX6126과 REF+ = VOUT 및 REF- = GND를 가진 분배기. 예상되는 VOUT 범위는 1.5V ~ 2.5V이다.

그림 1의 가변 기준 전압 회로는 기준 출력(OUTF)에서 GND로 연결된 고정 저항이 직렬로 연결된 가변 저항과 2.5V 기준 전압(MAX6126)으로 구성된다. 이 회로의 출력 REF+는 ADC의 REF+에 연결되고, REF-는 GND에 연결된다. 차동 기준 전압 VREF는 다음 식을 통해 알 수 있다.

REF+ 상에서 ADC에 대한 입력 임피던스는 일반적으로 220M이므로, 따라서 (RVAR + R)이 1M 미만인 공식 2에는 영향을 미치지 않는다.

MAX149x 제품군에 외부 기준 전압을 사용할 경우 실제적인 문제

MAX1447, MAX1491, MAX1493, MAX1495, MAX1496, MAX1498은 정밀한 변환을 위해 기준 입력 핀을 ±2.2V의 절대 전압으로 제한한다는 점에 주의한다. 따라서 그림 1의 회로를 사용할 경우, REF+ 상에서 2.2V를 초과하지 않도록 하는 것이 중요하다. 이 밖에도 저항은 온도에 대해 변할 수 있으며, 온도가 영향을 주어 저항 분배기의 비를 변경시킬 수 있다. 박막 칩 저항과 같은 낮은 온도계수 저항을 사용하고, carbon 저항 및 포텐쇼미터는 피하도록 한다. 고정 이득을 원하는 경우, MAX5490과 같은 정밀 정합 저항 네트워크를 사용하여 ±1ppm/°C 비(ratio)의 드리프트를 구현할 수 있다(그림 2 참조).

그림 2. MAX1447, MAX1491, MAX1493, MAX1495, MAX1496, MAX1498 ADC에서MAX5490 정밀 전압 분배기의 사용
그림 2. MAX1447, MAX1491, MAX1493, MAX1495, MAX1496, MAX1498 ADC에서MAX5490 정밀 전압 분배기의 사용

REF+ 및 REF-는 ±2.2V를 초과해서는 안 된다. 따라서 2.2V보다 높은 기준 전압을 사용할 경우 외부 기준 전압은 GND를 중심에 두어야 한다. 이를 구현하기 위해 그림 3은 2개의 외부 기준 전압 소스를 사용하여 REF- 및 REF+에 대한 전압을 생성하는 것을 보여준다. 외부 기준 전압은 0.5V 만큼 낮고 3.6V 만큼 높게 하면서도 여전히 성능을 유지할 수 있다. 그림 4는 500mV 입력과 500mV와 4.2V 사이의 기준 전압을 갖는 일반적인 소자의 정밀도를 보여준다.

그림 3. 2개의 기준 소스를 사용하여 REF+ 및 REF-를 발생시키는 MAX1498/MAX1499/MAX1477 기반 패널 미터 그림
그림 3. 2개의 기준 소스를 사용하여 REF+ 및 REF-를 발생시키는 MAX1498/MAX1499/MAX1477 기반 패널 미터 그림

그림 4. 그림 3의 회로에서의 기준 전압 vs. 상대 오차
그림 4. 그림 3의 회로에서의 기준 전압 vs. 상대 오차


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추가 정보  APP 3635: Aug 23, 2006
MAX1447 3.5/4.5디지트, LED 드라이버가 내장된 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
(PDF, 920kB)
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MAX1491 LCD 드라이버가 내장된 3.5/4.5디지트 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
(PDF, 496kB)
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MAX1493 LCD 드라이버가 내장된 3.5/4.5디지트 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
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MAX1495 LCD 드라이버가 내장된 3.5/4.5디지트 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
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MAX1496 3.5/4.5디지트, LED 드라이버가 내장된 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
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MAX1498 3.5/4.5디지트, LED 드라이버가 내장된 단일 칩 ADC 전체 데이터 시트
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MAX5490 SOT23 패키지로 제공되는 100kΩ 정밀 정합된 저항 분배기 전체 데이터 시트
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MAX6126 초고정밀, 초저잡음, 직렬 기준전압 전체 데이터 시트
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