4 选择电容器的电介质
外部 积分电容器 的性能对 DDC112 影响非常大。关键的参数包括电压系数、温度系数和电介质吸收。电容器的电压系数是指降低INL的非线性特性。温度系数是指相对于温度产生的增益误差漂移。而电介质吸收不仅可以降低高频率输入信号的性能,而且还会影响线性。
适宜制作电容器的电介质包括高质量的多层陶瓷、云母以及聚苯乙烯。电容器的尺寸应较小,尽可能的靠近DDC112放置。通常采用表面贴装陶瓷COG(NPO)电容器。该电容器体积小巧、成本低廉、稳定性好,而且各种容量等级应有尽有。最后,请务必注意:不要选用X7R和Z5U型陶瓷电容器,因为这些电容器的线性非常差。
5 性能
5.1 噪声
在DDC112中,噪声主要来源是前端积分器和电压输入型ADC。对内部电容器范围,尤其是对范围较小应用而言,前端积分器是主要噪声。这种噪声与积分电容器的容量成反比,而与传感器电容(CSENSOR)成正比。由于外部电容器的容量通常比内部电容器容量大得多,所以当采用外部电容器时,积分器电路所产生的噪声通常较低。这样反过来则降低了噪声对CSENSOR的敏感性。图2为不同容量外部电容器(CEXT)典型噪声(当输入信号电平较低时)与CSENSOR之间的关系曲线。需要注意,由于前端积分器电路敏感性的降低,大容量外部电容器噪声斜率是随CSENSOR曲线下降的。
电容器" hspace="0" src="/article/UploadPic/2011-4/2011498596267.jpg" width="300" border="0" (CEXT)典型噪声(当输入信号电平较低时)与CSENSOR之间的关系曲线 onload="return imgresize(this);" onclick="javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
5.2 线性
前端积分器电路设定了DDC112的线性性能,而且在积分器电路中,积分电容器的电压系数限定了线性。当输入信号
值得庆幸的是,DDC112内部电容器的电压系数较低,并提供了良好的性能。为了使外部电容器也具备同样的良好的性能,关键是选用电压系数低的电容器。图3位积分非线性(INL)与配置陶瓷COG电容器的DDC112输出读数之间的关系曲线。采用终点适配(endpoint fit)计算INL。外部电容器的容量约为270 pF,积分时间为500μs。为了便于比较,同时图3给出了内部最大电容器的INL(Rang7)。
6 PCB布局
外部电容器的布局及印制电路板上的布线非常重要。用诸如“0805”的表面贴装的电容器,在PCB上无需过孔,就可实现紧密的布局。为了简化起见,图4给出了只带有外部电容器的放大后的布局图。其中引脚3、5、24及26通过内部电路直接与输入端相连,且应尽可能的短,以减少信号拾取和泄漏。考虑采用顶层金属作为接地层,同时确保接地层围住电容器,布线具有屏蔽功能。如果不同层充当接地层,则将外部电容器附近的未用金属扎在一起,然后接地,就形成一种屏蔽防护。切记,如果未启用外部电容器,应将引脚3-6和引脚23-26悬空。
电容器的放大后的布局图 onload="return imgresize(this);" onclick="javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>