A transducer interface for resistive sensor elements based on the use of a flip-flop

• Autorzy: Kollar, M.

Warianty tytułu

PL

Interfejs przetwornika dla opornościowych elementów czujnikowych oparty na zastosowaniu przerzutnika bistabilnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new transducer interface. This interface serves the resistive bridges. The A/D conversion is based on the use of an auto-compensatory system with two digital-to-analog converters (DACs). A new measurement technique based on the use of a flip-flop circuit is used to obtain high accuracy. The main advantages of the depicted architecture are: a) Calibration accuracy depends only on LSB and maximal differential non-linearity (max(DNL1)) of the first digital-to-analog converter (DAC), b) Resultant accuracy of measurement depends on calibration accuracy and on accuracy of the second DAC, c) Calculation of a correction formula (or look up table) and input amplifier are not required. The experimental measurement circuit with flip-flop was constructed and simulated to verify operation of the measurement.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia nowy interfejs przetwornika. Ten interfejs jest używany z mostkami opornościowymi. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe opiera się na użyciu systemu samokompensacyjnego z dwoma przetwornikami cyfrowo-analogowymi (D/A). Dla uzyskania dużej dokładności zastosowano nowy sposób pomiaru oparty na użyciu przerzutnika bistabilnego. Głównymi zaletami opisanej architektury są: a) Dokładność kalibracji zależy jedynie od LSB i maksymalnej nieliniowości różnicowej max(DNL1) pierwszego przetwornika cyfrowo-analogowego, b) Wypadkowa dokładność pomiaru zależy od dokładności kalibracji oraz od dokładności drugiego przetwornika analogowo-cyfrowego, c) Obliczenie wzoru korekcyjnego (lub tablicy przeglądowej) i wzmacniacz wejściowy nie są wymagane. Doświadczalny układ pomiarowy z przerzutnikiem bistabilnym został wykonany i symulowany w celu weryfikacji pomiaru.

Słowa kluczowe

PL

mostek Wheatstone'a; interfejs przetwornika; kalibracja; przerzutnik bistabilny; pomiary

EN

Wheatstone bridge; transducer interface; self-calibration; flip-flop circuit; measurement

• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 12, nr 1
• Strony: 27-45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kollar, M.

• University of Technology in Košice, Department of Theory of Electrical Engineering and Measurement

Bibliografia

• 1. Hosticka B.J., Brockherde W., Hammerschmidt D.: Silicon sensors systems. Smart sensor interfaces-Kluwer Academic Publisher, November 1997, pp. 99-111.
• 2. Kirianaki N. V., Yurish S. Y., Shpak N. O., Deynega V. P.: Data Acquisition and Signal Processing for Smart Sensors. John Willey & Sons, March 2002, p. 320.
• 3. Randy F.: Understanding Smart Sensors. Artech House, April 2000, p. 389.
• 4. IEEE Std. 1057-1994. IEEE Standard for digitizing waveform recorders. The institute of electrical and electronics engineers, Inc. New York, USA, 1994, p. 80.
• 5. Kollár M.: Measurement of capacitances based on a flip-flop sensor. Sensors&Transducers e-Digest (S&T), Vol. 35, No. 8-9, 2003, Toronto, Ontario – Canada, www.sensorsportal.com, p. 7.
• 6. Lian W., Middelhoek S.: A new class of integrated sensors with digital output based upon the use of a flip-flop. IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-7, 1986, pp. 238-240.
• 7. Middelhoek S., Audet S.A.: Silicon Sensors: full of promises and pitfalls. J.Phys. E: Sci. Instrum., Vol. 20, 1987, pp. 1080-1086.
• 8. Kollár, M.: Flip-flop sensor controlled by slow-rise control pulse. Radioengineering, Vol. 10, No. 3, 2001, pp. 34-38, ISSN 1210-2512.
• 9. Špány V., Pivka L.: Dynamic properties of flip-flop sensors, Journal of Electrical Engineering, Vol. 47, No. 7-8, p.169-178.
• 10. Areny P.R., Webster J.G.: Analog signal processing, John Wiley and sons, 1999, p. 601.
• 11. Kollár M.: Uncertainty in the system for measurement of the capacitances by using flip-flop sensor. www.electronicsletters.com , Vol. 4, 2003, p. 6.
• 12. Arpia P., Daponte P., Michaeli L.: Analytical a priori approach to phase-plane modeling of SAR A/D converters. IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, Vol. 47, No. 4, 1998, pp. 849-857.