개요: MAX1452는 다양한 산업 및 자동차 애플리케이션에서 널리 사용되고 있는 고성능 아날로그 신호 컨디셔너이다. 일부 애플리케이션에서는 센서 출력 비선형성 보정이 필수적으로 요구된다. MAX1452에는 비선형성 보정 기능이 내장되어 있지 않지만 애플리케이션 회로에 저항을 3개만 더 추가로 사용하면 간단히 이를 구현할 수 있다. 이 애플리케이션 노트에서는 이러한 회로에 대해 설명하고 그 효과를 뒷받침하는 데이터를 제공한다.
머리말
습도 센서와 같은 비선형 출력을 갖는 센서 애플리케이션에서는 신호 컨디셔너가 센서 출력의 비선형성을 보정할 수 있어야 한다. 이 애플리케이션 노트에서는 많이 사용되고 있는 소자로 플래시 메모리와 온도 센서가 내장되고 완전한 아날로그 신호 경로를 제공하는 저가의 고성능 신호 컨디셔너 MAX1452를 사용하여 센서 출력의 비선형성을 보정하는 방법에 대해 설명한다. MAX1452에는 비선형성 보정 기능이 내장되어 있지 않지만 애플리케이션 회로에 3개의 추가 저항을 사용하는 간단한 외부 회로로 이를 구현할 수 있다. 이 방법은 MAX1452를 브리지 전압 드라이브 모드에서 사용할 때만 가능하므로 브리지 드라이브 모드가 없는 MAX1455에서는 이 방법을 적용할 수 없다.
그림 1. 기본적인 비선형성 보정 회로
비선형성 보정 회로 구현
그림 1은 MAX1452에서 비선형성을 보정하는 데 필요한 회로를 보여준다. 이러한 선형화 회로에서 동작의 원리는 센서 브리지에 대한 여기 전압을 OUT 핀으로부터 증폭된 출력 전압으로 변조하는 것이다. 센서로부터 출력이 증가함에 따라 OUT이 하이가 되면서 브리지의 여기 전압이 조금 증가하며, 이에 따라 비선형성 전송 함수가 생성된다.
보통 4.7kΩ의 브리지 저항의 경우 RF = 18kΩ 및 RS = 1.8kΩ 값이 선택되었다. 브리지 출력을 애플리케이션의 전체 범위에서 포지티브 값으로 시프트하기 위해 ROF가 추가되었다. 피드백 회로의 전송 함수에 따라 ROF는 브리지의 차동 출력이 항상 포지티브가 되도록 해야 한다(INP - INM > 0).
이 애플리케이션 노트에 제공되는 예제 회로와 센서에서 파라미터는 다음과 같이 설정되었다. BDR 전압(FSO DAC에 의해 설정된 전압의 직접 출력)은 통상 3.6V로 설정된다. 이와 같은 설정은 RS와 센서 브리지 간에 분배되는 BDR 전압으로 인해 약 2.6V의 브리지 드라이브 전압을 발생시킨다. PGA 이득은 애플리케이션의 0 ~ 100%의 차동 브리지 출력에서 OUT 핀이 0.5V에서 4.5V까지 스윙하도록 시스템에 충분한 이득을 생성할 수 있게 설정된다. 이들 값은 애플리케이션에 필요한 특정 브리지 오프셋, 브리지 감도 및 출력 범위에 맞추어 조정할 수 있다.
결과 요약
이 실험에 사용된 센서는 선형 출력을 갖는다. 그림 2에서 보듯이 선형 입력 (MAX1452에 대한 입력) 위에 회로를 인가하면 출력이 비선형적이 된다. 그림 2는 RF 저항값의 변화가 출력 신호의 선형성에 미치는 영향을 보여준다. 이 그래프에서 기준 곡선은 피드백 저항이 없으며, RF = open이고, 비선형성 보정을 적용하지 않은 출력이다. RF를 설치하면 RF 값이 감소함에 따라 피드백 저항으로 인한 영향이 증가한다. 애플리케이션에서 브리지 출력은 비선형적이지만 이 회로에서 미치는 영향으로 인해 출력이 선형화된다. 이 회로는 네거티브 비선형성만 보정한다. 이 회로로 인한 발진이나 기타 특이한 점은 발견되지 않았다.
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