概述
AD5934是一款高精度的阻抗轉換器系統(tǒng)解決方案，片上集成一個頻率發(fā)生器和一個12位、250 kSPS模數(shù)轉換器(ADC)。用頻率發(fā)生器產生的信號來激勵外部復阻抗，外部阻抗的響應信號由片上ADC進行采樣，然后由片上DSP進行離散傅里葉變換(DFT)處理。DFT算法在每個頻率上返回一個實部(R)數(shù)據(jù)字和一個虛部(I)數(shù)據(jù)字。
數(shù)據(jù)表：*附件：AD5934 250 kSPS、12位阻抗轉換器網(wǎng)絡分析儀技術手冊.pdf
特性

• 可編程輸出峰峰值激勵電壓，輸出頻率最高達100 kHz
• 可編程頻率掃描功能和串行I^2^C接口
• 頻率分辨率：27位(<0.1 Hz)
• 阻抗測量范圍：1 kΩ至10 MΩ
• 利用附加電路可測量100 Ω至1 kΩ阻抗
• 相位測量功能
• 系統(tǒng)精度：0.5%
• 電源電壓：2.7 V至5.5 V
• 溫度范圍：-40℃至+125℃
• 16引腳SSOP封裝

應用

• 電化學分析
• 生物電阻抗分析
• 阻抗頻譜分析
• 復阻抗測量
• 腐蝕監(jiān)控和保護設備
• 生物醫(yī)學和汽車傳感器
• 近程傳感
• 無損檢測
• 材料性質分析
• 燃料/電池狀態(tài)監(jiān)控

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

典型應用

小阻抗測量

如果系統(tǒng)增益設置針對被測阻抗范圍選擇得當，AD5933能夠測量高達10 MΩ的阻抗值。

如果用戶在VOUT引腳和VIN引腳之間放置一個較小的阻抗值（≤500 Ω ），在掃描感興趣的頻率時，會導致流經該阻抗的信號電流增加。由于VOUT引腳處的固定激勵電壓可能無法為互易放大器提供所需的電流增量，所以無法實現(xiàn)單位增益條件。為使互易I - V放大器達到單位增益條件，用戶需要有一個與增益因子設置配置部分所述系統(tǒng)校準反饋電阻相似的小阻值電阻。由于互易I - V放大器接收側的虛地，VIN引腳上呈現(xiàn)的電壓嚴格偏置為VDD/2 。輸出電流的增加以及對互易I - V放大器輸出端的要求，也可能導致該放大器在其線性區(qū)域之外工作。這會在后續(xù)的阻抗測量中引入顯著誤差。

測量小阻抗（ZUNKNOWN）時，必須考慮VOUT引腳處的輸出串聯(lián)電阻ROUT的值（見圖31），特別是當輸出串聯(lián)電阻值與被測阻抗值（ZUNKNOWN）相近時。如果在系統(tǒng)校準（即增益因子計算）中未考慮ROUT值，在測量小阻抗時會引入誤差。引入誤差的大小取決于被測阻抗與輸出串聯(lián)電阻值的相對大小。

輸出串聯(lián)電阻的值取決于VOUT處選擇的輸出激勵范圍，并且與硅制造工藝中所有分立電阻一樣，存在容差。輸出串聯(lián)電阻的典型值列于表16。

因此，為準確校準AD5933以測量小阻抗，必須通過充分衰減激勵電壓來降低信號電流，并且在增益因子計算中考慮ROUT值（見增益因子計算部分）。

在器件特性表征期間測量ROUT值，可通過在VOUT處選擇合適的輸出激勵范圍（例如，±2 mA ），并測量引腳處直流電壓的變化來實現(xiàn)。輸出串聯(lián)電阻可通過測量所得電流 - 電壓（I - V）曲線斜率的倒數(shù)（即1/斜率）來計算。

圖31所示的電路有助于最大程度減少上述問題的影響。該電路的要點在于，將AD5933系統(tǒng)增益保持在其線性范圍內，同時測量小阻抗。為此使用了額外的外部放大器電路。外部放大器通過合適的電阻（R1和R2）對VOUT處的峰峰值激勵電壓進行衰減，從而減少流經被測阻抗的信號電流，并最大程度降低阻抗計算中輸出串聯(lián)電阻的影響。

在圖31所示的電路中，ZUNKNOWN識別到帶外部放大器的輸出串聯(lián)電阻通常遠小于1 Ω，具體取決于所使用的運算放大器器件（如AD820、AD8641、AD8531 ）以及負載電流、帶寬和增益。

關鍵要點是，圖31中的主放大器（其增益也與ZUNKNOWN相關）在增益因子校準及后續(xù)與比較引腳（與小阻抗直接串聯(lián)的引腳）相連的阻抗讀數(shù)中具有較小的負載效應。外部放大器緩沖未知阻抗，使其不受ROUT影響，并引入一個與ZUNKNOWN串聯(lián)的較小輸出阻抗。