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INA828: 高精度低通滤波器设计

Part Number: INA828
Other Parts Discussed in Thread: ADS1263,

现象描述:

     采用ADS1263测试信号时,测试干电池,在50SPS时可以做到21.5位无噪声分辨率;

    然而设置同样的参数及输出速率,测量放大200倍的小信号,无硬件滤波,在50SPS时只能做到17.5位左右的无噪声分辨率,说明信号源噪音比较大。

    那么需要做到多大的信号源硬件滤波,才能让这个放大了200倍的小信号达到21.5位的无噪声分辨率。目前使用的是INA828运放,输入前端有个小的RC滤波,原始信号源是350Ω的电桥。

    外置的硬件低通滤波器应该如何设计?有理论分析吗?

  • 您好,

    如果使用ADC1的话,分辨率是32bits,1LSB= VREF / (Gain · 2^(N–1) ),做的21.5位无噪声分辨率,那么可以采集的最大噪声幅值是1LSB*0x3ff ;

    令1LSB*0x3ff =Ns;如果输入信号噪声的最大幅值是Ni的话,那么通过滤波器它需要衰减Ni/Ns倍,才不会对有效位数产生影响;

    设计滤波器就需要将含有噪声的频带,幅值衰减至Ns=1LSB*0x3ff,即将噪声信号衰减至32bits 的高21.5位不能识别的幅值,才能保证21.5位无噪声分辨率;

    TI提供了如下线上滤波器工具: Filter Design Tool,希望对您设计滤波器有帮助:

    https://webench.ti.com/filter-design-tool/filter-type?_ticdt=MTY1NjU3NDU5NnwwMTc4MTRiZmM5ZmYwMDIwM2U5N2E1OTg4NjUwMDMwNzMwMDRiMDZiMDA3ZTh8R0ExLjMuMTA3MDU4NjEzMC4xNTk4ODQ0NzQ3fDA

  • 非常感谢,那我们的情况是要从17.5位衰减到21.5位,16倍的衰减;

    因为噪音目前看都是低频噪音,20Hz以内的无规律噪音,这种尝试使用滤波器设计工具,工具里面得出来的信噪比都极低,给出来的精度位数大部分都在17-18位左右;不清楚工具如何得到这些精度指标数据?

    我的看法是在信号放大器放大200倍会引入噪音,因为测试过去掉放大器,直接测原始信号不做任何处理 噪音是非常低的能达到AD的精度; 运放的选择和滤波器如何设计滤波低频选择关键

    运放的选择和滤波器如何设计,关键看运放的哪些指标; 我们的信号源是个1mV/V的350Ω四线电桥信号

  • 我想应该是您选择运放的精度参数不太好的缘故,造成了运放引入了噪声,降低了ADC的SNR;运放主要需要考虑的参数就是输入失调电压,如果运放的输入失调电压比较大的话,再放大200倍,对输出造成的误差就会更大;

    下面文档给出了电桥测量的一些连接方法和需要考虑的因素,讲的比较全面,相信您会从中找到解决方法:

    A Basic Guide to Bridge Measurements