Other Parts Discussed in Thread: INA828, THP210, XTR116, XTR117, ADS1258-EP, ADS1278-EP, ADS1298R, INA826EVM, OPA828, ADS1261, ADS131E08, TINA-TI, OPA191
我有一个负载单元，它提供0-20mV 的差动输出，与 INA828连接，以产生高达5V 的放大单端输出，该输出连接到 ADC。 我想知道是否有任何解决方案可以从放大器获得差分输出？ 
Esther，您好！
在所有情况下，直接发送2米距离的称重传感器信号将是最差的。 我会在每个负载单元附近安装仪表放大器。 放大后不再需要差分信号。 但是，即使您坚持使用差分信号，也可以使用所谓的伪差分信号，如果电缆长度只有2m：
您能否详细了解您的应用程序？ 16个信道如何路由？ 它们是否由相同的电源供电？ 它们是否也在负载单元侧看到相同的信号接地？ 布线方案将会很好。 我提出这一要求是因为避免了嗡嗡声。
凯
您好，Kai，
感谢您的建议。
我的每个放大器的电路都是这样的。 
我将有16个这样的设置，输出将通过单根电缆传输到 ADC。 所有主板都将从电源获得相同的+15V 电压和接地电压(并行)。 放大器负功率输入的-15V 和负载单元的10V 在主板上进行转换。 每个负载单元 都将从放大器板获得其接地，放大器板 将其接地参考 作为电源设备对板的接地输入。 我的设计尚未修复，因此我愿意接受任何改进建议！
Esther，您好！
我接受 Kai 和 Tamara 的以下建议，即应用程序可能需要放大传感器(负载单元)所关闭的输入信号。 该应用需要高达250V/V 的电压才能从传感器中获得输入信号。
我会在每个负载单元附近安装仪表放大器。 放大后不再需要差分信号。 但是，即使您坚持使用差分信号，也可以使用所谓的伪差分信号，如果电缆长度只有2m：
其余2米的数据传输可能取决于应用的操作环境。 如果这些信号必须通过噪音环境(如电机驱动环境，烤箱，开关电源，感应和电容负载等)传输，则差分信号对或4-20mA 电流回路( XTR111，XTR116/XTR117 等)将是更好的选择。 如果模拟信号通过低噪声环境传输，单端或伪差分信号可能起作用。 请告诉我们应用程序的操作环境。 对于差分信号对，所有信号都是线束尺寸，所需 ADC 信道+其他外围驱动器的两倍。 也许还有其他选项可以将数据从负载单元传输到 MCU。
如果您想使用差动运算放大器配置，可以考虑以下选项，包括 Tamara 建议的 THP210全差动放大器。
请告诉我们有关操作环境的更多信息。 顺便说一句，您的装载单元是否通过惠斯通桥配置用于该应用？
最佳
雷蒙德
Esther，您好！
如 KAI 所建议的，您可以使用称重传感器前端，如下模拟所示。 如果+15V 由线性 LDO 调节，则可以按目前的情况使用。 如果通过开关电源对其进行调节，则可以考虑进一步滤除，并降低至10-12V 直流，以减少噪音和波纹。 换言之，简化和降低仪器仪表和负载单元输入级的噪声将是有益的，同时使其尽可能小，以便感应系统能够有效屏蔽(我没有正确配置增益级， 如果您正在寻找 ADC 的0-5V 范围。 这只是一个例子。)
e2e.ti.com/.../INA828-0_2D00_20mV-0_2D00_5V-Load-Cell-02092022.TSC
如果负载单元周围有较大的或工业用电机，您可以考虑使用铁氧体磁珠/磁芯以消除额外的 EMI/EMC 噪音。
关于输出耦合，我将采纳 Kai 的建议。 如果信号线束被屏蔽，您可以将单端输入传输到 ADC。
最佳
雷蒙德
您好，凯和雷蒙德，
感谢双方的建议。
当您提到负载单元和放大器的适当屏蔽时，这是否意味着它们应该被封装，以便与我的所有组件(这些组件都已经位于同一机壳中)分离？ 我目前也在寻找 ADC，因为我使用的上一个 ADC 没有足够的信道，因此我目前没有向您显示示意图。 我目前正在研究 ADS131M08S，ADS1258-EP，ADS1298R 或 ADS1278-EP，因为我希望每个通道至少有1k 个样本，我将每个 ADC 读取8个信号。
就 ADC 的输入而言，我还没有决定输入，因为由于负载单元的零平衡，信号可能会在~-0.1V 的微小负范围内下降。 同样，我仍需要负电源电压，因为我的负载单元可能会产生轻微负电压。
当您提到正确过滤负极电源电压时，电容器是否足够，或者我是否还应该考虑其他组件？ 此外，我不知道您对感兴趣频率范围的含义是什么，它是指 ADC 的采样频率还是放大器的频带，还是信号频率，还是其他方面？
对于这种模拟，我想问放大器输入所选的值是以某种方式计算的，还是仅仅是我可能使用的一般值？
Esther，您好！
对于这种模拟，我想问放大器输入所选的值是以某种方式计算的，还是仅仅是我可能使用的一般值？
在 INA826EVM 的第7页上，您将找到如何配置差分器和通用 LPFS 的部分，请参阅以下链接。
当您提到负载单元和放大器的适当屏蔽时，这是否意味着它们应该被封装，以便与我的所有组件(这些组件都已经位于同一机壳中)分离？
当您能够屏蔽加载单元和 OPA828 以及 法拉迪笼中的放大电路(电缆束周围360度全屏蔽)时，它将防止静电荷和电动机通量变化引起的电流变化。 通过屏蔽保护，连接到感应电路的 EMI/EMC 耦合将降至最低。 您确实需要平衡负载单元，电阻和电缆长度等的输入电阻和电容，在 OPA828前面的 LPF 过滤方案中使用 X2Y 电容器可能是个好主意。
https://www.mouser.com/catalog/specsheets/johanson_johas00924-1.pdf
您提到了轴向平衡：您可以考虑以下方法来使感测电路无效。 这样 做不需要负电源电压。
e2e.ti.com/.../Balance-Wheatstone-Bridge-02102022.TSC
如果您的 ADC 和/或其余电路远离电动机发生器，则电路可以在没有屏蔽的情况下正常工作。 一旦优化了 ADC 和采样电路的输入耦合，您就可以监控 ADC 的 LSB。
请告诉我们您将选择和使用什么 ADC。 在降低模拟信号链与 ADC 之间的耦合噪音方面，人们有相当多的了解(您不需要高速采样，但应用需要多达16个或更多通道)。
凯将比我了解更多。 或者，您可以向我们的 ADC 支持团队发送 E2E 咨询。 请务必说明 ADC 的要求。 有许多方法可以处理此任务。
如果您还有其他问题，请告诉我。
最佳
雷蒙德
Esther，您好！
[引用 userid="489272" url="~/support/Amplers-group/放大 器/f/Amplers-forum/1074569/ina828-differential－output/3982723#3982723"]。此外，我不知道您对频率范围的理解，它是 指 ADC 的采样频率还是放大器的频带，还是信号的频率[或其他]它是指要传输的信号的频率范围。 如果您的信号频率范围是直流至100Hz，例如，OPAMP 将提供几乎为零的输出阻抗，R1 = R2 = 100R 将提供完美匹配。 但是，如果您要通过高通滤波器提供交流耦合，例如，您需要“镜像”高通滤波器，以提供完美匹配：
这也只是一个例子。 这根本不意味着我建议在这里使用交流耦合。
另一个问题是，当您的信号频率范围太高，OPAMP 不再在最高频率上提供零输出阻抗时。 然后，最好通过另一个 OPAMP (首选双 OPAMP)来实现真正的差分信号。 但这似乎不是这样。 我只是提到这一点来回答你的问题。
以斯特，从我的理解来看，这里的关键点是负载单元部分，您驾驶 ADC 并不是很感兴趣。 换句话说，如果信号完整性已经在负载单元放大器中被破坏，那么即使是具有真正差动输入的 ADC 也没有机会再解决这个错误。 所以我将重点关注称重传感器的放大。
不幸的是，我不知道您的申请详情。 但如果事情不是太复杂，我会使用仪表放大器，用一个电源运行它，并对参考引脚施加偏移电压。 偏移电压可能约为 ADC 参考电压的1/4，以允许一些负向负载单元信号。 然后，我将通过伪差分信号传输信号。 在接收器一侧，一个简单的“单 OPAMP”扩散式放大器可以在公共模式下抑制电缆噪音并驱动 ADC 的单端输入。
正如我已经提到的那样，最关键的一点将是负荷细胞扩增。 请记住，如果您将负载单元直接粘在电动机箱上或与电动机箱电气连接的部件上，则电动机箱的电位不应与负载单元放大器的信号接地有太大的差异。 如果不是这种情况，并且存在这两种电位噪声之间的噪声，则此噪声的一个散片部分可以通过杂散电容耦合直接耦合到负载单元的信号链中。 因此，如果您有自由，请仔细选择应用的信号接地，并将其直接连接到电动机底盘。 为防止嗡嗡声环路，请通过执行星形接地将此连接置于仅可替代的位置。 每个负载单元放大器的附加混合接地可通过单个1...10n 陶瓷保护罩实现，这些保护罩使用从仪表放大器接地引脚到电动机机箱的最短导线连接。 通过这种方式，只有一个直流连接，这有助于防止嗡嗡声循环，但通过混合接地，HF 噪声在每个负载单元放大器上直接接地，并且不再能与负载单元或负载单元放大器发生杂波。
如果信号接地与电动机底盘的连接违反了安全问题，这意味着您不能触摸电动机底盘并通过该信号接地，或者信号接地处于“完全错误”的潜在位置，请参阅以下电子装置， 您可能需要借助 TI 的隔离放大器或各种光电耦合器来引入电化隔离。 如果必须执行此操作，请不要在称重传感器部分执行此操作，但稍后在称重传感器信号已被放大的位置执行此操作，或者在 ADC 上执行其他操作，甚至在 ADC 后执行此操作。
凯
Esther，您好！
假设您的称重传感器信号负值为5mV。 进一步假设 ADC 具有单端输入和4V 的参考电压。 然后，将大约1V 连接到 INA828的参考引脚将会执行以下操作：
e2e.ti.com/.../esther_5F00_ina828_5F00_1.TSC
我稍后将讨论的医疗问题。
凯
Esther，您好！
如果您的应用需要在传感系统中获得最低的参考噪声和漂移，我建议您根据设计要求使用比率 ADC 配置。 您可以使用现有的轴向传感配置+ INA828作为前端的放大器，并在 DAQ 的 ADC 上使用具有比率配置的24位 ADC。 下面是批准配置的示例，但 ADS1261可能不是您应用的最佳选择。 但是，我们还有许多其他24位 ADC 可以满足这些要求。 请向 ADC 支持团队指定您的 ADC 噪声或应用噪声要求。
此外，我们可能能够以恒定电流源+比率式 ADC DAQ 驱动惠斯通桥传感，在嘈杂的工作环境下，这与恒定电压激励方法相比可能有一定的优势。
根据医疗应用，您是否需要在感应模拟前端消除50/60Hz 共模噪声，例如 EKG 应用。 请告诉我们。
最佳
雷蒙德
雷蒙德和凯：
感谢您的回复。 不幸的是，我无法在申请中提及更多内容，但我将记住到目前为止的建议。 我决定使用 ADS131E08作为具有来自 INA828伪差分输出的 ADC。 对于反别名筛选，我正在考虑使用数据表第57页图片中的筛选器。 够了吗？ 如何计算此过滤器的值？ 我是否需要考虑放大器伪差分输出的电阻？ 
Esther，您好！
我是否需要考虑 放大器伪差分输出的电阻？
ADS131E08是 一种 Δ-Σ ADC，与 SAR ADC 相比，抗锯齿滤波器的实施更简单。 下面是为 Δ-Σ ADC 选择 R 和 C，为差动模式 LPF 使用 C0G 电容器或您也可以在此处使用 X2Y 电容器的等式。 使用更低的 R3值10kΩ 降低热噪音。
增量西格玛抗锯齿滤波器的目标是以较高的频率衰减不需要的信号，如下图所示。 请咨询 ADC 团队以获得最佳建议。 ADS131E08数据表的第10.2.2节中也对此进行了说明。
顺便说一句，您是否确定了 DAQ 系统的噪音要求？ 设计中的噪声要求可以通过 TINA-TI 进行模拟和/或通过模拟工程师计算器进行计算。 您需要知道系统中最差的信噪比或总体 SNR 是什么。 我在下面放置了一个链接，可以免费下载。
https://www.ti.com/tool/ANALOGUE-ENGINEER-CALC
最佳
雷蒙德
Esther，您好！
我回顾说，您的应用是测量称重传感器中的应力。 假设您的应用程序与下面的应用程序相似，则您的负载单元的响应速率为10Hz。 我会将差动模式 LPF 滤波器或截止频率放置在至少十年后或100Hz 的位置，并将共模 LPF 滤波器放置在至少十年或十年以上的位置，例如1kHz 或高于差动模式的截止频率。
仪器放大器的输入阻抗非常高，因此您可以使用大电阻器(最大为100kΩ Ω)构建差动模式滤波器。 差分电容器 C1为 CP0/C0G 类型，或者您可以为 X2Y 类型的电容器。 如果精度和 CMRR 对应用很重要，结构中的电阻容差差差差差差模式 LPF 应该为0.1%或更高。 最好将匹配的电缆或线束放在 INA828前面。 换言之，请尽可能保持导联和电阻值的紧密度(匹配)，以增强模拟前端的 CMRR (在 PCB 布局上，如果可能，请使用匹配的阻抗曲线)。
共模电容器不是那么关键，其5%至20% X7R 类型的电容容容容容差将会达到。 共模 LPF 需要在差分模式 LPF 杆后放置10年或更长时间。 如果两极之间太近，这将最小化以将任何共模噪声转换为差分输入信号。 因此，保持 LPF 两极至少相隔1-2个十年是很好的。
此外，请尽可能保持增益电阻器的精确度，例如0.1%或更高，以实现精确应用。
随函附上一篇关于可用于仪器放大器模拟前端的 X2Y 电容器的文章。您应该能够从 mouser.com，digikey.com 或亚洲其他来源获得这些部件。
e2e.ti.com/.../improve_2D00_instrument_2D00_amplifier_2D00_performance_2D00_x2y-03022022.pdf
我记得您的 INA828配置了增益101 V/V 这是一个很好的增益设置，您应该为您的应用最大化仪表放大器中的 CMRR。
如果您还有其他问题，请告诉我们。
最佳
雷蒙德
雷蒙德您好，
感谢您的建议。 我希望 INA828有一个0.4 V 的参考电压来偏移输出信号。 数据表中推荐的电路是否适合与相关电阻器配合使用，或者是否有替代解决方案？ 
