¿Qué tan altos son los requisitos para lograr un DMM de 7,5 dígitos?
Muchas aplicaciones de instrumentación requieren alta precisión, como multímetros digitales (DMM), medidores estándar trifásicos, calibradores de instrumentos de campo, sistemas DAQ de alta-precisión, básculas electrónicas/balanzas de laboratorio, instrumentos geofísicos sísmicos y medidores de fuente (SMU)/unidades de medición de potencia (PMU) en equipos de prueba automáticos (ATE). Estas aplicaciones requieren una precisión muy alta en la medición de señales de CC o de CA de baja-frecuencia y, en la mayoría de los casos, los componentes relevantes utilizados para implementar la selección de aplicaciones deben tener INL bajo, alta resolución, buena estabilidad y repetibilidad. Entre todas estas aplicaciones, DMM es la más representativa.
Para construir DMM con una precisión de siete bits y medio o más, la industria suele utilizar ADC integrales de múltiples pendientes basados en componentes discretos. Aunque este tipo de ADC puede garantizar una precisión de medición razonable, su diseño y depuración son bastante complejos, por lo que muchos ingenieros utilizan circuitos integrados de ADC comerciales para completar el diseño. En la última década, los ADC de 24 bits ∑ - Δ del mercado se han utilizado ampliamente en el diseño de DMM de seis bits y medio. Para lograr una precisión y linealidad de siete bits y medio, se deben utilizar ADC de mayor rendimiento. Otro desafío proviene de la fuente de voltaje de referencia, que requiere complejos circuitos externos de acondicionamiento de señales para lograr una deriva de temperatura ultra-baja para fuentes de voltaje de referencia de diodos Zener enterradas profundamente.
Este artículo presentará una solución de cadena de señal de alta-precisión construida por un ADC de SAR de INL bajo, una fuente de voltaje de referencia de precisión de deriva de temperatura ultra-baja totalmente integrada, una red de resistencias coincidentes de cuatro canales y un amplificador de bajo-ruido de deriva cero. El análisis teórico y el cálculo de la precisión en el artículo pueden servir como referencia y guía para el diseño y las pruebas prácticas de circuitos.
