引言 

    MAX1452是高性能、低成本信号调理器，它具有片内闪存、片内温度传感器和全模拟信号通路。各种工业和汽车传感器领域都采用了信号调理器，包括只限于对两个温度点进行补偿的应用。这种限制是出于成本、生产的考虑，并且无法将传感器和信号调理器保持在同一温度下。 

MAX1452信号调理器支持两种补偿方法：

    1.第一种方法在两个温度点之间进行线性外推处理(针对FSO和OFF DAC值)，以相应的温度系数装入OFF和FSO查找表的每一单元，以纠正输入信号" title="输入信号">输入信号的TC偏差。在这种方法中，OTC和FSOTC DAC被设置为任一固定值(和补偿过程使用的数值一样)。在工作期间，随MAX1452温度的变化，以相应的系数来更新OFF和FSO DAC，从而补偿输入信号。 

    2.在第二种方法中，把OFF和FSO查找表当做一个DAC。利用随温度变化的电桥激励电压(VB)作为温度参数，该电压是OTC和FSOTC DAC的基准电压。根据补偿期间的测量结果，计算OFF、FSO、OTC和FSOTC DAC的值。当MAX1452和传感器无法保持同一温度时，必须采用这一方法。它也可以用于MAX1452和传感器温度相同的情况。  

这两种方法应该产生相似的结果。如果正确实施，这些方法能够完全消除输入信号TC误差的线性分量，降低输出误差，只剩下输入信号TC误差的非线性分量。 

    MAX1452用户手册详细介绍了第一种方法，本应用笔记不再介绍。下面介绍通常被称为远端传感器补偿的第二种方法。 

远端传感器补偿过程 

    下面介绍怎样补偿压力变送器，它采用了MAX1452和100KPaG PRT压力传感器。表1和图1至图3列出了补偿结果。变送器通过补偿来产生所需的0.5V失调电压[V_OUT(P_MIN)]和4.0V FSO电压[V_OUT (P_MAX) - V_OUT (P_MIN)]。因此，满量程压力检测输出电压" title="输出电压">输出电压[V_OUT(P_MAX)]应该是4.5V。补偿过程至少需要两个压力点(零和满量程)以及两个任意温度点(T1和T2，其中T2 > T1)。选择的T1和T2应该使数据点达到最佳线性拟和，以降低整个工作温度范围内的误差。 

    下面列出了补偿过程的主要步骤：  

    1.系数初始化  

    2.FSO校准  

    3.FSO和FSOTC补偿  

    4.OTC补偿  

    5.OFF补偿  

系数初始化 

    在开始之前，必须设置PGA增益、IRO索引和DAC，以防止PGA输出在补偿过程中过载。这些数值取决于传感器特性，可以参考传感器数据资料，获得传感器特性。 

选择PGA增益设置

选择IRO索引 

选择初始OTC DAC值

    通常情况下，因为在以后补偿OTC，因此一开始可以把OTC DAC值设置为零。但是，具有较大失调TC误差的传感器可能需要先进行粗略的OTC调整，以防止输出在补偿期间出现饱和。对于失调TC误差大于满量程输出10%的传感器，建议采用不为零的OTC初始值。可以按下面的" title="面的">面的公式来计算初始OTC值： 

    其中，VB(T1) = 2.5V，利用传感器数据资料提供的传感器参数计算VS_OUT(T1)、VS_OUT(T2)和VB(T2)。

    必须将OTC值写入到OTC DAC中，并相应地设置配置寄存器的OTC符号位。 

FSO校准

    按照以下步骤确定初始FSO DAC值：  

    1.将FSOTC DAC设置为任意值，例如0。 

    2.传感器加载" title="加载">加载P_MIN。P_MIN代表最小压力。 

    3.调整FSO DAC，直到电桥激励电压接近2.5V。 

    4.测量电桥激励电压(VB)。 

    5.调整OFF DAC，将PGA_OUT电压设置为0.5V。 

    6.测量PGA_OUT，V_OUT(P_MIN)。 

    7.传感器加载P_MAX。P_MAX代表最大压力。 

    8.测量PGA_OUT，V_OUT(P_MAX)。 

    9.按照下面的公式计算VB_IDEAL：

    如果VB_IDEAL超出允许范围[1.5V至(V_DD - 0.5V)]，重新调整PGA_GAIN设置。如果VB_IDEAL过低，在第一步中减小PGA_GAIN，然后返回第二步。如果VB_IDEAL过高，在第一步中增大PGA_GAIN，然后返回第二步。注意，在整个操作范围内，须满足1.5V < VB < (V_DD - 0.5V)的范围限制。因此，必须为VB随温度变化留有足够的裕量。 

    10.通过调整FSO DAC设置VB_IDEAL。 

    11.重新调整OFF DAC，直到PGA_OUT达到0.5V。  

FSO和FSOTC补偿 

    1.T1的理想电桥电压，VB_IDEAL(T1) 

    A. 把温度设置为T1，使电桥电压有足够的吸收时间，稳定在0.1mV/min以内。 

    B. 传感器加载P_MIN。 

    C. 测量电桥激励电压(VB)。 

    D. 测量PGA_OUT，V_OUT(P_MIN)。 

    E. 传感器加载P_MAX。 

    F. 测量PGA_OUT，V_OUT(P_MAX)。 

    G. 利用公式2计算VB_IDEAL(T1)。 

    H. 通过调整FSO DAC设置VB_IDEAL。 

    I. 重新测量V_OUT(P_MAX)和V_OUT(P_MIN)，验证已经达到了合适的VFSO_DESIRED电平。如果没有，从B开始，重新进行所有步骤。 

    J. 把当前的FSO和FSOTC值分别记为FSO1(T1)和FSOTC1(T1)。 

    K. FSO DAC数值增加(或减小) 5000个计数值。 

    L. 调整FSOTC DAC值，直到VB = VB_IDEAL(T1)。 

    M. 把当前的FSO和FSOTC值分别记为FSO2(T1)和FSOTC2(T1)。 

    N. 传感器加载P_MIN。 

    O. 读取输出电压，并记录为V_OUT(T1)。后面的OTC补偿将用到该数值。 

    P. 读取VB，并记录为VB(T1)。该数值应该和VB_IDEAL(T1)相同，后面的OTC补偿需要。 

    2.T2的理想电桥电压，VBIDEAL(T2)  

    A. 把温度设置为T2，使电桥电压有足够的吸收时间，稳定在0.1mV/min以内。 

    B. 传感器加载P_MIN。 

    C. 读取输出电压，并记录为V_OUT(T2)。后面的OTC补偿将用到该数值。 

    D. 读取VB，并记录为VB(T2)。 

    E. 通过和上面相同的步骤确定VB_IDEAL(T2)值。 

    F. 通过和上面相同的步骤确定FSO1(T2)和FSOTC1(T2)值。 

    G. 通过和上面相同的步骤确定FSO2(T1)和FSOTC2(T2)值。 

    H. 传感器加载P_MIN。 

    3.计算FSO和FSOTC系数。  

    A. T1处的FSO和FSOTC曲线/函数： 

    B. T2处的FSO和FSOTC曲线/函数： 

    C. 最终的FSO系数： 

    D. 最终的FSOTC系数： 

    4.将计算的FSO和FSOTC值装载到FSO和FSOTC DAC中，如果需要，调整FSO DAC，直到电桥激励电压等于VB_IDEAL(T2)。  

    这就完成了FSO和FSOTC补偿。在这一点，变送器的FSO输出必须等于VFSO_DESIRED电平。 

OTC补偿 

    由于已经收集到了计算最终OTC值所需的全部信息，可使用下式计算： 

    其中： 

    NewOTC是最终OTC系数； 

    CurrentOTC是OTC DAC中的当前值； 

    V_OUT(T1)和VB(T1)是T1的最后一次测量值； 

    V_OUT(T2)和VB(T2)是T2吸收后的第一次测量值。 

    把NewOTC值写入OTC DAC，并相应的在配置寄存器中设置OTC DAC符号位。 

OFF补偿

    在这一点，传感器还应该保持在温度T2和压力P_MIN。通过调整OFF DAC，完成T2或者T1的最终失调调整，如果需要，调整OFF DAC符号位，直到V_OUT等于所需要的失调电压(在这一例子中是0.5V)。

    现在完成了传感器补偿! 

验证传感器补偿 

    把变送器置于各种温度和压力点下，来验证补偿效果，校验PGA_OUT。 

实例 

    下面的数据展示了上面详细阐述的过程的效果。采用了100KpaG测量传感器(序列号：NPH-8-100GH)，其输出补偿为P_MIN = 0，P_MAX = 100KpaG，T1 = -40°C和T2 = +125°C。目标输出电压为PGA_OUT(P_MIN) = 0.5V，PGA_OUT(P_MAX) = 4.5V。在补偿过程完成时，补偿后的变送器为T = -40°C，0°C，+25°C，+75°C和+125°C。两点温度补偿" title="温度补偿">温度补偿完全消除了传感器误差的线性部分。补偿后变送器的总误差和未补偿传感器误差的非线性分量大致相当。 

    表1列出了未补偿和补偿后变送器的测量输出和计算误差。未补偿传感器的误差有两种形式：总误差(TE)和非线性误差(NE)。TE由TC误差的线性和非线性组成(以25°C间隔为参考)。NE是总误差减去所计算误差的线性分量，误差是指和通过数据两个端点的直线的偏差(端点直线拟和)。表1中的数据在图1-图3中以曲线的形式表示。图1所示是未补偿传感器的总误差；图2是未补偿传感器误差的非线性分量；图3是变送器补偿后的总误差。数据表明两点补偿过程完全消除了传感器的线性分量，变送器补偿后的TE和未补偿传感器的非线性分量大致相当。 

表1. 未补偿传感器和补偿后的变送器数据  

    在这个例子中，对极端温度点进行了补偿，对测量的数据进行了端点直线拟和，以便清楚地演示两点温度补偿的效果。极端温度点并不是传感器补偿最佳点，因为误差会偏向一侧(理论上，幅度加倍)。在应用中，需要凭经验选择最佳温度补偿点，这样，变送器误差均匀分布在0%误差线附近。一般情况下，满量程的25%和75% (中点)温度点将给出最佳误差分布。如果在这个例子中选择了最佳补偿温度点，那么，误差分布大约在表1所示误差一侧的±? (以0%误差线为中心)。 

图1. 未补偿传感器总误差–结合了一阶和二阶误差 

图2. 未补偿传感器的二阶误差，是图1中数据端点直线的偏差

图3. 变送器补偿后的误差。这是系数补偿后的总误差。两点温度补偿只能纠正误差的线性部分

结论 

    1.本应用笔记旨在作为一个实例来演示远端传感器补偿过程，介绍手动操作实现补偿的方法。MAX1452用户手册介绍了更适合自动补偿的其他方法，该手册包含在评估板软件工具中，可以从Maxim网站下载。 

    2.为充分发挥MAX1452的功能，需要进行两次补偿。第一次是确定OTC和FSOTC系数，以有效地校正TC误差的线性分量，如本文档所述。第二次是多点温度补偿，以正确的系数填充OFF和FSO查找表，抵消剩余的非线性TC误差。MAX1452用户手册介绍了多点温度补偿过程。 

    3.在生产环境中，能够以标称值装载OTC和FSOTC DAC，只进行一次多点温度补偿，以充分利用MAX1452的功能。之所以这样，是因为类似传感器的TC特性(例如，灵敏度和失调等)非常相似。在代表性的样片上进行两点补偿就可以确定标称OTC和FSOTC (以及PGA_GAIN和IRO)值。 

    4.在本应用笔记中，MAX1452可以作为一种产品选择。但是，该过程也适用于 MAX1455，因为这两种产品只有很小的差别。