扩展电容数字转换器AD7745/AD7746的容性输入范围

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文章摘要：如果增益校准系数为1.4，则得到的CREF 和CCAPDAC值为：范围扩展电路确保检测电容CSENS 内的电荷转移始终在AD7745/AD7746的输入范围内。CapDAC接受CIN输入端检测电容的电荷，导致测得的电容减小，这可以用来补偿传感器的大电容。CapDAC电容的一个LSB代表对检测电容补偿：计算所需的CapDAC设置CapDAC有一定的动态非线性(DNL)误差。建议通过CapDAC设置，让应用的目标校准点位于容性输入范围的零电平。然后，利用现有系统失调校准功能，就可轻松消除其余失调。对于本文的湿度传感器元件示例，所需CapDAC设置计算如下：系统失调校准将补偿其余的较小失调。利用范围

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Equation 8

如果增益校准系数为1.4，则得到的CREF 和CCAPDAC值为：

Equation 9

范围扩展电路确保检测电容CSENS 内的电荷转移始终在AD7745/AD7746的输入范围内。CapDAC接受CIN输入端检测电容的电荷，导致测得的电容减小，这可以用来补偿传感器的大电容。CapDAC电容的一个LSB代表对检测电容补偿：

Equation 10

计算所需的CapDAC设置

CapDAC有一定的动态非线性(DNL)误差。建议通过CapDAC设置，让应用的目标校准点位于容性输入范围的零电平。然后，利用现有系统失调校准功能，就可轻松消除其余失调。

对于本文的湿度传感器元件示例，所需CapDAC设置计算如下：

Equation 11

系统失调校准将补偿其余的较小失调。

利用范围扩展电路进行测量

使用带有范围扩展电路的AD7746演示板进行测量。测量过程中使用可变电容。该板与AD7746标准评估板相连；用标准评估板软件配置器件，并读取转换结果。此类电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考教程MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”以及教程MT-101——“去耦技术”）。

利用精密LCR测量计将可变电容设置为确定的值。然后，将此电容与范围扩展板相连，其中CapDAC设置为此确定大电容CBULK的计算值。执行系统失调校准，使零点位于CBULK。

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每进行一次测量，均应利用LCR测量计将该电容设置为所需值，然后将其与范围扩展板相连，以测量AD7746所面对的电容。最后，利用依据所测电阻值得到的系数，计算扩展电容值。可用下列大电容值：CBULK = 100 pF、150 pF和200 pF。

范围扩展电路的计算

由上述计算可知，所需电阻值为100 kΩ和118 kΩ。测量所用电阻，其值如下：R1 = 100.004 kΩ; R2 = 118.060 kΩ.

计算由此获得的范围扩展系数F：

Equation 12

计算动态容性输入范围：

Equation 13

因此，测量范围为±45 pF，以15 pF为步进。