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ADS1220: 测量外部电压时使用单端输入和差分输入的抗干扰问题

QIANGXIANG ZHU
Prodigy 20 points

Part Number: ADS1220
Other Parts Discussed in Thread: ADS127L21B, LM27762

dd20260207203439965.jpeg我正在用ADS1220测量一个1.6V的电池，以确定这个电压测量装置的性能。由于我可能接反电池，所以我使用了双电源的配置，并期望在全差分输入配置下获得最佳效果。然而我实测后发现，全差分配置下的抗干扰能力反而更低，这是怎么回事？我还有一个更高规格的电压测量设备即将制作PCB，所以在确定最佳输入配置之前，我想听听TI的专家对于这个问题的看法。

实验现象：我以图中的电路制作了一个电压测量设备，软件配置AIN2和AIN3分别为INP  INN（我认为这是全差分测量），使用外部的REF5025作为参考以20SPS的速率运行，然后我把VA和VB接到待测电池的正负极上，在测量设备的上空开启一个1000瓦的吹风机，全程避免气流直接作用在设备上，然后我发现读数在疯狂的跳动，1.6V的电池信号上出现最大10毫伏左右的变化。我的显示屏保留了5位有效数字，也就是99 999个计数。

然后我把电路改成了这样：AIN3接在了GND上，其它的软硬件全部不变，还是在VA  VB上接入被测电池，并用风筒以同样的方式施加干扰，很奇怪的是我看不到任何读数的跳动，也就是说在百UV这个量级可能完全没有受到干扰。

我是一个初学者，我在很多地方看到的教程都强调差分输入会有更强的抗干扰能力，但是为什么在我的实测中对于外部的辐射式干扰（可能定义有误），单端（或者我的配置算伪差分）反而比全差分输入表现更好？

ADS1220因为性价比极佳所以我拿它作为一个实验平台。我最终的测量装置电压测量功能是类似ADS127L21B的参考设计那样，期望至少获得6位无噪声位。虽然ADC因为要兼容电阻测量我使用了别的型号，但是其它地方基本都是照抄的。然后我自作聪明的魔改了输入运放，把参考设计的单运放缓冲改成了两个运放分别缓冲输入的两个表笔，从我目前的实验来看，这似乎很可能翻车。

所以我想听听TI专家的意见。

测量与ADC不共地的直流电压信号，是否全差分输入在理论上并不一定是最佳选择？还是我的实验本身存在致使错误？

我看到ADS127L21B这个高性能的电压测量参考设计使用的是一个运放做电压跟随器来缓冲输入，也就是它在送到到差分放大器之前其实是一个单端信号，这是基于什么原因呢？我在参考设计文档中只看到了运放提供阻抗的说法，但就为什么是单个运放缓冲没有额外解释。

  • 0
    TI__Mastermind 45555 points

    您好，

    已经收到了您的案例，调查需要些时间，感谢您的耐心等待。

  • 0
    TI__Mastermind 37450 points

    请以关于 ADS127L21B 的问题示意图的形式创建一个新的帖子。
    关于 ADS1220，我有一些问题：
    VA 和 VB 的绝对电压是多少？或者您能否告知我 VA 和 VB 之间的差分电压和共模电压？
    根据原理图（差分输入）进行测试时，您在配置寄存器 0 中的值是多少？
    当您将 AIN3 接地并进行测试时，您在配置寄存器 0 中的值是多少？
    “问题”仅在外部辐射干扰测试中出现吗？在正常条件下测试结果如何？

  • 0
    Prodigy 20 points

    VA和VB是连接到一个外部的1.6V电池的两端，这个电池跟整个ADC电路只有这两点相连，所以我不知道怎么定义VA和VB的绝对电压。VA和VB的差分电压就是1.6V，也就是电池的电压，它可能是正也可能是负，我尝试过两种连接方向，结果没有什么不同。我的配置寄存器如图，其中寄存器0配置为HEX 70,也就是0111 0000,AINP=AIN3,AINN=AIN2，GAIN=1，PGA=ON。

    测试异常现象只在受到外部辐射干扰的时候出现。ADS1220使用LM27762直接提供正负2.7V电源，我确定它实际上高于200 000个无噪声计数，也就是5位半的分辨能力，而我只保留了5位，所以如果我不使用“全差分”配置，而是把其中一个输入直接接地(AIN3=DGND=0V），在正负2.5V满量程下，测量1.6V基本上只有最后一个数字会跳动1个字，无论它是否受到干扰。两种测试下是使用同样的引线，同样的机械布局，区别只是是否接地其中一个输入引脚。

        config[0] = 0x70; //
    config[1] = 0x04; //
    config[2] = 0x50; // 
    config[3] = 0x00; //

  • 0 回复 QIANGXIANG ZHU
    TI__Mastermind 37450 points

    这是为哪位顾客准备的？
    请注意，在两个输入之间接入电池（且不进行其他连接）会使这两个输入处于浮动状态。差分电压可能为 1.6 伏，但每个引脚的绝对电压可在供电范围内任意变化。这就是戴尔提出关于 VA 和 VB 的绝对电压问题的原因。您可以通过使用万用表测量 VA 和 AVSS 之间以及 VB 和 AVSS 之间的电压来确定绝对电压。
    另外请注意，在这种情况下将电池与“地”相连并不能完全说明实际情况。因为用户是用双极性电源为 ADC 供电的，所以 ADC 的模拟地相对于 DGND 为 -2.7V。将电池与 DGND 连接实际上是在保持电池的绝对电压不浮动：相对于 DGND，电池的一端为 DGND，另一端为 1.6V。相对于 AVSS，电池的一端为 2.7V，另一端为 2.7V + 1.6V = 4.3V。
    由于采用了双极性电源，参考电路实际上应该以 AVSS 为基准，而非 DGND。这种情况或许还可以接受，因为 AVDD 为 2.7V，但通常情况下，您希望参考电路以 ADC 所使用的最低电压为基准。