概述
AD5934是一款高精度的阻抗轉換器系統解決方案，片上集成一個頻率發生器和一個12位、250 kSPS模數轉換器(ADC)。用頻率發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)數據字和一個虛部(I)數據字。
數據表：*附件：AD5934 250 kSPS、12位阻抗轉換器網絡分析儀技術手冊.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
• 腐蝕監控和保護設備
• 生物醫學和汽車傳感器
• 近程傳感
• 無損檢測
• 材料性質分析
• 燃料/電池狀態監控

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域之外工作。這會在后續的阻抗測量中引入顯著誤差。

測量小阻抗（ZUNKNOWN）時，必須考慮VOUT引腳處的輸出串聯電阻ROUT的值（見圖31），特別是當輸出串聯電阻值與被測阻抗值（ZUNKNOWN）相近時。如果在系統校準（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電阻值的相對大小。

輸出串聯電阻的值取決于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。輸出串聯電阻可通過測量所得電流 - 電壓（I - V）曲線斜率的倒數（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與比較引腳（與小阻抗直接串聯的引腳）相連的阻抗讀數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串聯的較小輸出阻抗。