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[参考译文] PGA281:与 ADS1259 配合使用 — 要求原理图审阅

Guru**** 2333840 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS131E04, PGA280, ADS127L11, PGA281, ADS1259, PGA855
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1499552/pga281-usage-with-ads1259---desire-schematic-review

部件号:PGA281
Thread 中讨论的其他器件: ADS1259PGA855、PGA280、ADS127L11、ADS131E04

工具/软件:

您好:

我们正在使用四组在+/–10V 电压下工作的 PGA281+ADS1259 评估新设计、适用于各种传感器应用。

我们有初步原理图、希望进行审阅/反馈 — 请通过电子邮件地址与我联系,发送 PDF 原理图。

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    您好、Mark、  

    感谢您通过电子邮件提供原理图和传感器信息、我将继续通过此主题提供支持、从而在器件的整个生命周期内提供连续性支持。  

    您能否提供 VSOP 和 VSON 处的电压? 我假设 VSOP 为 3.3V。  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    VSOP = 3.3V、VSON = AGND、VSP =+10V、VSN =–10V

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    您好:Mark、  

    1. 您的系统中是否有任何其他电源轨?
    2. 我注意到原理图显示了 PGA281、但您提到了 SPI 信号。 PGA280 与 SPI 兼容、PGA281 通过 GPIO 进行增益选择。 您是否要继续使用 GPIO? 如果是、我建议升级到 PGA855。  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    1.是的 — 我们也将有 5VDC。

    我们是否需要不同的电压?

    2.我们使用 SPI 连接 ADC、使用 GPIO 连接 PGA。

    由于我们有 4 个模拟输入电路、因此如果将 SPI 用于 PGA、我们会担心噪声干扰、因此我们选择 GPIO 配置。

    是否有与 ADS1259 配合使用的 PGA855 示例原理图?

    我们的目标是拥有 4 个独立的 24 位模拟输入、这些输入可进行不同的配置、并有望不会相互干扰。

    是否有我们所提议的更好的解决方案?

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    您好、Mark、

    输入引脚上的电压必须在 电源轨的±2.5V 范围内:  

     

    由于 VSP/VSN 为 ±10V、并且输入信号为 ±10V、因此这无法提供足够的余量。  
    我建议包含更高的电压轨或减小输入信号、如数据表中所示:  

    2. PGA855 上的增益比 PGA281 稍受限制、但支持高达 1MSPS 的带宽更高。
    我们没有展示 ADS1259 的示例、但有 ADS127L11 示例、即 24 位 Δ — Σ 器件:  

    输入限制仍然适用。  

    我将在星期一继续进行这方面的工作。  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    您好、Mark、  

    感谢您的耐心,因为我有更多的时间来处理这个问题。  
    我已经研究了更改为 PGA855 的可能性、并排除了它、因为它在较低的电源电压范围上不能支持 3.3V 电压。

    对于所有传感器、以下是需要设计的限制条件(考虑原理图):

    • 输入电压范围为 (VSN)+2.5V 至 (VSP)- 2.5V ->–7.5V 至 7.5V
    • 相对于电源轨的输出摆幅通常为 100mV、因此 (VSON)+ 0.1V 至 (VSOP)- 0.1V -> 0.1V 至 3.2V(以 2.5V - VOCM 为中心)
      • (最大输出差分)/2 =最大输出 — VOCM = 3.2V - 2.5V = 0.7V  
      • 最大输出差分= 0.7V * 2 = 1.4V  
    • 确保仪表放大器的内部节点位于电源轨范围内(如果违反此要求,EF 将变为高电平)。 建议利用以下仿真: http://www.ti.com/en/download/aap/ReferenceDesigns/PGA281/PGA281_2TerminalPLCFig51.TSC

    以下是我的建议增益、预期输入和输出:

    线性传感器:  

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    –5V 至 5V 1.88V 至 3.12V 3.12V 至 1.88V 1.25V 至 1.25V 0.25V/V (00001)
    0V 至 5V 2.5V 至 3.12V 2.5V 至 1.88V 0V 至 1.25V 0.25V/V (00001)
    0V 至 10V(如果 VSP > 12.5V) 2.5V 至 3.12V 2.5V 至 1.88V 0V 至 1.25V 0.125V/V (00000)
    带 140Ω 的 4 –20mA (0.56 至 2.8V) 2.64V 至 3.2V 2.36V 至 1.8V 0.28mV 至 1.4V 0.5V/V (00010)

    称重传感器:

    10V 激励* 2mV/V = 50mV 范围  
    偏移=量程的 5%? = 12.5mV(这是猜测,但数学运算仍然适用)

    0%-> 12.5mV、100%-> 62.5mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    12.5mV 至 62.5mV 2.64V 至 3.19V 2.36V 至 1.81V .275 至 1.38V 22V/V (10111)

    压力传感器:  

    10V 激励* 10mV/V = 100mV 范围
    偏移= 1mV  

    0%-> 1mV、100%-> 101mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    1mV 至 101mV 2.51V 至 3.06V 2.49V 至 1.94V 0.112 至 1.11V 11V/V (10110)

    位移传感器:  

    10V 激励*4.2mV/V = 42mV  
    10V 激励* 9.6mV/V = 96mV

    偏移= 1mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    1mV 至 42mV 2.52V 至 3.17V 为 2.48V 至 1.83V 0.032V 至 1.34V 32V/V (01000)
    1mV 至 96mV 2.5V 至 3.03V 2.5V 至 1.97V 0.011 至 1.06 11V/V (10110)

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    部件号:PGA281

    工具/软件:

    问题 — 很抱歉耽误时间-同时处理多个问题...

    1.参考 TINA 文件 — 是否需要 2.5K 电阻器(连接到 2.5V)?

    2.我是否应该运行 PGA281<>ADS1259 @ 5V 之间的接口?

    3.似乎为了连接到 10V 传感器,我们需要最低 VSP=12.5V -那么 — VSN 需要什么?

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    您好:Mark、  

     为了简单起见、我合并了两个线程。  

    1、不需要电阻器、需要 VOCM。  

    2.将 VSOP 增大到 5V 将增大 PGA281 的输出范围、进而增大 ADC 的可用范围。 如果您愿意、我可以从上面重做表格以反映这一点。  

    3.由于输入为 0V 至 10V、并且器件的输入电压范围为  (VSN)+2.5V 至 (VSP)- 2.5V、因此最低要求为 VSP = 12.5V、VSN =–2.5V。 也可以将其保持在–10V。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    2,是的 — 我们将运行 VSOP @ 5V、请更新

    3.我们将运行 VSP =+15V、由于电源通常在正<>负输出之间对称、因此 VSN =–15V 很可能 — 请更新

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    您好:Mark、

    Caro 目前不在办公室、但明天将返回。 如果发生了这种变化、我将告诉您、我需要收到您提供的原理图、以便更好地遵循此 E2E 主题中发生的情况。

    此致、  

    Robert Clifton   

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    您好:Mark、  

    明白了、以下是新值:  

    我考虑 ADS1259 满量程范围 (VIN = AINP-AINN)= ±VREF = ±2.5V。  
    ADS1259 AVDD = 5V、AVSS = 0V
    绝对输入电压范围 (AINP、AINN 至 DGND)= 0V 至 5.1V

    线性传感器:  

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    –5V 至 5V 1.25V 至 3.75V 3.75V 至 1.25V –2.5V 至 2.5V 0.5V/V (00010)
    0V 至 5V 2.5V 至 3.75V 2.5V 至 1.25V 0V 至 2.5V 0.5V/V (00010)
    0V 至 10V 2.5V 至 3.75V 2.5V 至 1.75V 0V 至 2.5V 0.25V/V (00001)
    4 –20mA、带 500Ω(2 至 10V) 2.75V 至 3.75V 2.25V 至 1.25V 0.5mV 至 2.5V 0.25V/V (00001)

    称重传感器:

    10V 激励* 2mV/V = 50mV 范围  
    偏移=量程的 5%? = 12.5mV(这是猜测,但数学运算仍然适用)

    0%-> 12.5mV、100%-> 62.5mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    12.5mV 至 62.5mV 2.7V 至 3.5V 2.3V 至 1.5V 0.400 至 2V 32V/V (01000)

    压力传感器:  

    10V 激励* 10mV/V = 100mV 范围
    偏移= 1mV  

    0%-> 1mV、100%-> 101mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    1mV 至 101mV 2.51V 至 3.61V 2.49V 至 1.39V 0.022 至 2.22V 22V/V (10111)

    位移传感器:  

    10V 激励*4.2mV/V = 42mV  
    10V 激励* 9.6mV/V = 96mV

    偏移= 1mV

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0)
    1mV 至 42mV 2.52V 至 3.42V 2.4V 至 1.58V 0.044 至 1.85V 44V/V (11000)
    1mV 至 96mV 2.5V 至 3.56V 2.49V 至 1.44V 0.022 至 2.11V 22V/V (10111)

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    谢谢 — 将查看这些值...

    其他问题 — 我们是否可以使用 ADS131E04 代替 4X PGA+ADC? (请告诉我是否需要开始新主题?)

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    您好:Mark、  

    我会打开一个新主题 、以便将其分配给正确的团队。

    快速查看一下、我相信由于 ADS131E04 提供的增益为 1、2、4、8、12、因此您的应用所需的增益比这更高和更低(衰减)。

    可能不同的集成 ADC 也可以工作。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    您好:Mark、  

    我看到您向我发送了电子邮件、告知您的最终原理图和布局、很抱歉我本周不在办公室、耽误了我的时间。  

    我看到您指定的输入范围是 ±100mV 或 0V 至 5V。 您能解释一下线性传感器如何针对电压 (0V 至 10V) 和电流 (4 –20mA) 执行此操作吗? 您是否为 C66 采用了一个电阻器?  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    线性传感器看起来像一个可变电阻器–当执行器移动传感器时、电压将在接地和正电源轨之间摆动、在我们的例子中、范围为 0V 至 5V。

     

    在惠斯通电桥配置中、传感器输出为–100mV 至+100mV、使用–5VDC 和+5VDC 作为激励电压。

     

    关键因素是:

    PGA 的最小输入电压为–100mV(在引脚 15、 INN 上)

    PGA 的最大输入电压为 5V(在引脚 14、INP 上)

     

    使用线性传感器时、“INN"将“将接地、以便 PGA 处于单端模式。 INN= 0V

     

    我们没有在 4 –20mA 模式下运行。 它还有其他电路。

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    您好:Mark、  

    明白了、感谢您的澄清。

    我将对原理图/布局进行以下更改:  

    • 添加输入共模滤波选项(见 R11、R15、C4、C8)、以便更大限度地降低不同传感器和连接器的共模噪声。  
    • 添加了输出共模滤波器选项 (C5 和 C9 作为 DNP)。  
    • 为 VSN 添加一个 10nF 去耦/旁路电容器。  

    我查看了您的布局与 EVM、结果非常匹配、我希望保持旁路电容器放置并实现输入滤波器、 如器件的右上角所示:  

    C10 将是 VSN 的去耦/旁路电容器、请将电容器放置在引脚 16 附近。  

    输出分析:  

    条件:VSP = 10V、VSN =–5V、VSOP = 5V、VSON = 0V
    考虑 ADS1259 满量程范围 (VIN = AINP-AINN)= ±VREF = ±2.5V。  
    ADS1259 AVDD = 5V、AVSS = 0V
    绝对输入电压范围 (AINP、AINN 至 DGND)= 0V 至 5.1V

    输入范围 VOP 范围 VON 范围 输出 (VOP-VON) 建议增益 (G4:G0) SIM 结果 ADC 满量程范围的百分比
    0V 至 5V 2.5V 至 3.75V 2.5V 至 1.25V 0V 至 2.5V 0.5V/V (00010)  50%
    –100mV 至 100mV 1.4V 至 3.6V 3.6V 至 1.4V –2.2 至 2.2V 22V/V (10111)  88%

    祝您一切顺利、
    Carolina