JHM1203的低成本、高精度应用方案

2022-05-30 03:51:52 32

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JHM1203简介

JHM1203 是一款针对差分信号设计的高精度信号调理芯片。JHM1203内部资源丰富,它集成了前置PGA、24-bit的模数转换器、温度传感器、数字处理器和存储器。同时JHM1203专为低功耗应用设计,工作电流小于0.6mA,待机电流小于0.1uA。

JHM1203内部集成了多种补偿算法,通过这些补偿算法可对采集到的信号原始值进行数字补偿,包括对信号的零点偏差、灵敏度偏差和非线性偏差同时进行最高二阶的补偿,补偿算法的系数在芯片上集成的一次性可编程存储器(OTP) 中进行保存,掉电后仍可保持。补偿后的数据,由JHM1203通过IIC接口输出。


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JHM1203内部框架图

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图1 JHM1203内部方框图

 

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电阻测量模块简介

电阻测量模块主要测量50Ω~3kΩ的电阻,得到这些电阻值后,和模块相连接的MCU可以将阻值转换成对应的温度值,最终达到测温的目的。50Ω~3kΩ的测量范围可以使这个电阻测量模块使用PT100、PT500、PT1000、NTC和PTC等测量出准确的温度值。需要补充说明一点,因为JHM1203内部集成了二阶补偿算法,所以此电阻测量模块可以很好地修正热敏电阻带来的非线性偏差。

 

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电阻测量模块电路图

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图2 测量模块电路图

 

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图3 测量模块实物图

 

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测量模块电路的工作原理

设计电路时,要考虑到JHM1203需要差分信号输入、共模输入范围和最大可接受的信号范围。JHM1203可接受的共模电压范围在0.65~1.05V,可接受的最大信号变化量为Vin*13.2<VDDB*0.9。为了得到更大的分辨率,需要通过调整R1~R4的阻值,使RT在阻值的变化范围内最大限度地接近JHM1203可接受的最大信号变化范围。

JHM1203自带恒压激励源VDDB,将R1和R2分压后产生的固定电压输入VBN管脚;R3、R4和可变电阻RT分压后得到和RT阻值成比例关系的电压,将之输入VBP管脚。

 





下面计算上文中图2的电路

是否满足JHM1203对共模电压和最大信号变化量的要求:


已知VDDB为1.67V,RT变化范围为50Ω~3kΩ

由图2可知:

VBN=VDDB/(R1+R2)*R2=VDDB/2=0.835V

VBP= VDDB/(R3+R4+RT)*(R4+RT)

RT=50Ω时,VBP=0.837V

RT=3KΩ时,VBP=0.944V

图2的共模电压满足JHM1203的要求。

取RT为最大值3kΩ

Vin=VBP-VBN=0.109V

Vin*13.2/VDDB=0.861

由以上的数据可知,图2满足JHM1203对最大信号输入的要求。





另外JHM1203内部ADC的参考电压和对外电压激励都是VDDB,这两个电压的温度系数在公式中可以互相抵消,故可以忽略VDDB的温漂对采集精度的影响。

 

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校准过程

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图4 参数配置界面


使用评估软件举例校准过程,首先确定RT的变化范围为50Ω~3kΩ,设置放大倍数为13.2倍(需要注意:总放大倍数等于第一和第二级前置放大器的倍数二者相乘),设置为正极性,ADC偏置选择-1/16~15/16;接着在校正界面,选择校准算法为3PT-SOT_BR,即修正采集到电阻信号的非线性,采集50Ω、1.5kΩ和3kΩ对应的原始数据,最后使用上位机计算出校准参数,验证,写入OTP。

 

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校准后的两个电阻测量模块实测精度曲线

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图5 实测精度曲线


经过实测,两块电阻测量模块的精度小于0.12%FS,温度测量偏差小于0.84℃(测温范围-100~600℃),此精度可以满足绝大多数测温的应用。



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