你(们)好
我根据可用的数据表和EVM原理图设计了下面的电路。 我不是工程师。 我需要以下设计方面的帮助。
我想驱动ADS1219 24位ADC的REFP。 请告诉我设计是否好。 我计划在输出上使用10uF钽电容器。
此致
维贾伊
维贾伊
我所见的电路的主要问题是使用微功率LPV821，它具有215nV/RT-Hz噪声频谱密度，将完全主导参考引脚处的噪声。
LPV821的总噪声将为115uVpp [215nV/RT-Hz*(8kHz)^.5*6] ，将分辨率限制为14位。 相比之下，REF5020的输出噪声为6.14uVpp (3uV/V*2.048V)。
因此 ，我建议使用如下所示的电路，但正如Tom建议的那样，最好是获得数据转换器E2E支持团队的确认。
维贾伊
对于驱动24位分辨率系统的输入，低输入电压噪声，低偏移电压和快速稳定时间 非常重要。 对于驱动参考引脚，除上述列表外，高电容性负载驱动也至关重要。 我们 的数据转换器支持团队可能会提出一些其他建议。
下面请参阅我们的精密线性产品系列中的一些可用零件。 遗憾的是，目前三种版本中只有两种版本可用。
维贾伊
在ADS1219的REF5020和REF引脚之间不需要缓冲器，在上面的简化示意图中，我显示REF5020直接驱动转换器REF引脚。 对于 使用OPA388对转换器前面的输入信号进行缓冲/过滤，如果稳定时间不是最关键的，则可以执行此操作。 OPA388 使用自动校准技术，在信号路径中具有一个连续时间的200kHz运算放大器，因此您可能需要优化OPA388输出的补偿，以满足您的计时/分辨率要求。 尽管下面的模拟显示了16位分辨率(31uV)约为1us的小信号设置时间，但OPA388宏模型不包括斩波放大器的自动归零操作(自动校正周期之间有5us延迟)，因此实际的稳定时间可能会更长。
有关ADS1219前面使用斩波放大器的更多内部信息，请联系 数据转换器团队。
最后一个问题。 我不确定您是否在数据转换器论坛中看到了我的问题的链接。 REF5020还 连接到4个双通道运算放大器(MCP6V02)的输入，具有+1 PA的低输入偏置电流。 我将连接4个运算放大器和一个ADS1219至REF5020。 在这种情况下，REF5020是否需要缓冲区。
我希望上面的Vref电路正常。
此致
维贾伊
您好，Vijay，
在这种情况下，REF5020是否需要缓冲区。
所附示意图看起来，REF5020将要输入2x (REF5020)(2.048 20kΩ)= 205uA。 您可能忽略了电流会变为4 x运算放大器。 REF5020可能能够在其输出端子处获得高达500uA的电流，并且电流极小。
如果您能够增加分压器的值，您可以进一步减少REF5020的电流源(例如使用50kΩ Ω 电阻分压器或稍高)，基准将在温度下良好且稳定。
REF5020的负载调节在下表中指定，而REF5020能够以 ±10mA为单位进行源或汇电流。 如果不增加10kΩ Ω 电阻，您可以。 REF50xx是电压基准的一个非常好的选择。
REF5020的输出参考外观不正确。 您应使用低ESR 0.1uf，其中ESR通常低至10 mΩ μ L。 在图44中，47uF用于低ESR 电容器(这是高速DAQ应用的阻尼网络的一部分)。 如果采样率较低，则可能不需要它。 较大的47uF，低ESR电容器将减少REF5020的纹波，并稳定REF5020的输出(不应伤害)。 您可以通过示波器测量-->检查REF5020输出处的纹波幅度来验证其功能。
最佳，
雷蒙德
Marek和Raymond
首先，我衷心感谢你抽出时间。 我真的很感激。 我想告诉大家，我是一名专业医生，我正在尝试将这款PCB设计为个人项目，以开发一种经济实惠的开源设备，帮助监控室内空气质量，这已成为一个主要的健康问题。 我对软件编码很熟悉，但对电子学的了解很少。 我正在尝试设计 PCB，因为我们之前已经完成了4个设计，因为缺少组件，顾问人员也很累。 原始设计基于LMP9.1万，我们还构建并测试了原型。 现在LMP9.1万 已有一年多没有可用。 即使我们使用的ADC也必须更换两次，LTC6655也被REF5020替换。
如果我的预算允许，我将免费向所有教育机构分发这些设备，与RPI，ESP32，Arduino等配合使用，并向DIY爱好者免费销售这些设备，让他们可以访问云上的物联网门户。 因此，我们非常感谢您提供的所有帮助。
我计划与ADS1219一起使用的采样率为20 SPS，这是相当低的。 我遵循了REF5020数据表中的准则，其中指出输出电容器上的推荐ESR为1欧姆至1.5 欧姆。 我可以按照您的建议从10uF提高到47uF。
根据Marek和您的建议，我认为下面的电路应该适合用于原型设计。 我的Mouser购物车中的一些组件已经消失了
如果时间允许，请查看随附的完整PCB示意图。
谢谢，顺祝商祺
维贾伊
您好，Vijay，
您可以将C13或47uF电解电容器保留为NP (未填充)。 对于您的20SPS ADC应用，具有低ESR C14，10uF陶瓷电容器输出的REF5020应该足够了。
1Ω<= ESR <= 1.5Ω 与1uF至50uF电容器串联是一个阻尼网络。 不需要您的应用程序。 REF5020数据表中的图44是指250kSPS DAQ系统。
我无法支持我们竞争对手的运算放大器产品。 与任何运算放大器一样，它不希望直接驱动电容负载。 它可能会在输出处产生运算放大器反馈不稳定。 您应请求Microchip查看用于传感应用的MCP6V02原理图。 此外，来自R30和C34的截止频率(LPF)(fc =1/(2*PI* 100kΩ*10uF)=0.16Hz)似乎是气体传感器 响应时间较低(我的猜测传感器响应时间应约为1Hz或更高)。
我假设我们的ADC支持团队将帮助您查看 应用的ADS1219原理图。
如果您有其他问题，请告知我们。
最佳，
雷蒙德
雷蒙德。 C30电容器是由气体传感器制造商推荐的。 如果我移除C30，它是否会解决反馈不稳定问题？ 在Semeatech分享的原理图中，他们最初使用 的C30在R30之后。
在R30之后放置C30是否更好？
谢谢，此致
维贾伊
MCP6V02的良好替代产品是OPA2335 -请参阅下面的可用性。
雷蒙德/凯/马雷克
感谢您的大力支持。 我们正在使用SMD组件。 请参阅Semeatech应用手册。
我们需要具有极低输入偏置电流和低输入电压噪声的运算放大器。 我想我们会坚持MCP6V02，除非我们能找到类似或更好的零件。 我们将移除C30。 不是必需的。 是否可以在没有C30的情况下将信号驱动到ADC？ 如果可以，我们可以继续使用原型。
我的购物车中的一些部件(包括ADS1219)库存不足。 我不想再重新设计整个赛道。 PCB设计已经完成。 我们正在等待电路的最终确定，以便订购PCB。
此致
维贾伊
您好，Vijay，
下面是pdf示意图中的拼写错误。 如果PCB已制作，您可以将其保留为未填充状态。
我们为3电化学电极接口应用提供了非常广泛的低偏置精密运算放大器选择。 如果您改变主意，请告知我们。 您应该要求Microchip用选定的运算放大器模拟电路，并确保没有意外情况。
最佳，
雷蒙德
维贾伊
MCP6V02不完全是低IB -其最大IB未指定为25C， 125°C时可高达 5000pA -见下文。
如果这解决了所有问题，我很乐意更改设计。 坦率地说，我现在对设计的正确或错误没有任何线索。 Alphasense传感器要求我遵循下面的电路设计。
该电路适用于所有主要传感器制造商。 Semeatech证实设计的TIA部分是好的。 但我自己对此并不了解。 目前的设计经过了从基本电路到主要是零部件可用性的许多变化。
由于所有传感器的规格或多或少都相似，我认为我们可以采用通用设计来处理大多数传感器。 如果您认为更改到OP2335将最终确定设计，我将执行此操作并发送最终电路进行审查。 这将大幅增加我的BOM成本，因为OP2335 (4.3美元)几乎是Mouser的MCP6V02 (2.7美元)的两倍。 MCP6V02是2.5美元 ，OPA2335是3.675美元 ，数量为100。 电路使用其中的4个，这是一个大幅增加的成本。 但是，由于我们的第一批生产是1000个印刷电路板，因此可以控制这种小批量生产的成本增长。
请告诉我OPA2335对电路的最终更改。 我将进行更改并回复给您。
此致
维贾伊
对于缓冲ADC，不需要U5。 我没有在电路中使用运算放大器，因为ADS1219输入是缓冲的。 如果我错了，请纠正我
Marek
本产品适用于温度约为25C的室内使用。 除此之外，我更担心温度最高为50C的传感器。 实际上，他们不会暴露在极高或极低的温度下。 因此，在25-50C之间，它比OPA2335低得多。
MCP6V02
OPA2335
此致
维贾伊
维贾伊
MCP6V02是一种自动归零运算放大器，每 100us (10kHz)自动校正一次偏移电压，它将生成IB峰值，就像OPA2335一样，随着时间的推移，它将集成到比1pA高得多的值。 因此，我非常怀疑他们在25°C时的IB声称为1pA，尤其是您可能会注意到IOS在25°C时显示为30pA，在50°C时显示为35pA 。由于IOS =(IB+)-(IB-)，这意味着IB-在50°C时必须为-34pA。 此外，请记住，所有典型图形都是典型图形，最大IB值可能比典型图解显示的值高得多。
您好，Vijay，
我模拟了TIA的最后一个阶段，如下所示。 CF电容器的范围可能从220nF到1uF，因为CO传感器的BW低于0.05Hz。
在模拟中，我们的氧化电流模拟范围为100pA至50uA，TIA的相应输出范围为1.024V至2.524V。 如果要最大化ADC范围，可以将R_Gain电阻增加到3.3V/50uA = 66kΩ Ω 范围，请参阅Vp或Vout与ICO或输入电流的线性关系。
当然，制作电路板后，您需要在CO感应范围内执行2点[CO]浓度校准。
请参阅下面Tina模拟中的附加文件。
e2e.ti.com/.../OPA2335-TIA-WE--04122022.TSC</s>412.2022万
我们为各种应用提供了广泛的TIA运算放大器选择。 下面是您可以在TI商店中找到其它合适部件的链接。 看起来您使用的是SOIC-8双运算放大器封装，这是精选产品中最受欢迎的封装之一。 如果您在我们的目录中寻找具有成本竞争力的运算放大器，您可以从下面的链接中找到。 或者，您可以直接从E2E论坛获得帮助。
我将尝试在明天之前模拟Tina的CE和RE电极。
如果您有其他问题，请告知我们。
最佳，
雷蒙德
从一开始，您就非常出色。 非常感谢大家花时间帮助我，尽管我是个新手。 唯一让我担心未来OPA2335可用性的事情。
此零件已在分销商库存中库存不足，而且交货周期较长。 在进行全面生产之前，我们可能需要至少2个月的时间来组装和测试PCB。 即使我们要生产1000 PCB，我们也需要4000 OPA2335。 如果届时分销商的库存耗尽，我们将需要等待一年以上才能购买这些零部件。 在我们最终确定ADS1219之前，这是要确定的主要标准。 交货时间仅为8周。
| 部件号 | 英寸 偏差当前 | 偏移V | 噪声 µVP -P | 价格 | TI | Mouser | 交付周期 |
| LMP2232 | 1.00 PA | 0.150 mV | 2.40 | $ 1.000 | 22.163万 | 第1373号决议 | 6周 |
| TLV2262 | 60.00 PA | 2.500 mV | $ 0.609 | 17.6921万 | 585. | 52周 | |
| OPA2336 | 10.00 PA | 0.125 mV | 3.00 | $ 1.065 | 5.4936万 | 1500 | 30周 |
| OPA2340 | 10.00 PA | 0.500 mV | 8.00 | $ 1.516 | 3.8309万 | 164. | 83周 |
| OPA2320 | 0.90 PA | 0.150 mV | 2.80 | $ 1.200 | 8000 | 2500 | 14周 |
| LMP2012 | 4.00 PA | 0.036 mV | 0.06 | $ 1.210 | 3395 | 1270 | 70周 |
| OPA2328 | 1.00 PA | 0.025 mV | 3.00 | $ 1.400 | 1775 | 0 | ？？？ |
| 执行部分第2335段 | 200.00 PA | 0.005 mV | 1.40 | $ 2.076 | 3.1013万 | 283. | 63周 |
根据您发送给我的链接以及部件的未来可用性，LMP2232似乎是现在更好的选择，如果它可以用于替换MCP6V02。 请确认。 我可以开始使用LMP2232进行新设计。
此致
维贾伊
以下是Semeatech的电子邮件。
他们说VOUT=VREF=ADC FS。 计算增益电阻值以获得2.048V的最大VOUT。 CO气体的最大电流输出为30uA。 我不确定我们是否可以将R_Gain值增加到66K，因为这会将VOUT增加到3.004V (1.024V +(6.6万Ω+ 0.0.0003万A))。
您好，Vijay，
关于R_Gain电阻器，75kΩ 3.3V ADC输入范围，TIA的增益可能增加到大约3 µ A。 1.024V是 环境中无[CO]浓度时的输出电压。
关于CE和RE电极(假设D系列CO)，这是我的产品。 运算放大器反馈回路通过OPA335保持稳定。 电容器C2可以是10nF到100nF，我选择了33nf。 由于应用程序不需要高BW，我没有选择低值或10nF。 我在CE电极侧选择了带宽为482Hz的33nF。 C2 = 100nF时，BW降低至大约159Hz。 电路的相位余量不是问题，它处于90度。
e2e.ti.com/.../OPA2335-CO-Sensor-CE-AC-Analysis-04132022.TSC</s>413.2022万
关于CE/RE电极的一些参考设计中显示的其他原理图，这些都是运算放大器补偿方案，用于稳定应用中所选运算放大器。 我认为 该公司推荐了这些配置(在某种程度上是通用的IT)，这样用户就不需要模拟电路，就可以将其视为电路接收。 如果没有模拟，它可能适用于此类低带宽应用，但电路未针对应用中使用的运算放大器进行优化。
我是否可以将低ESR 10uF钽电容器用于C13而不是放置C14？
您是指示意图吗？ 由于您的应用温度不会超过50C，10uF低ESR Ta电容器将正常。 如果您有C14 = 1uF低陶瓷电容器，您可以将其平行放置两个电容器。 否则，如果没有C14，它可能工作正常。
如果您有其他问题，请告知我们。
最佳，
雷蒙德
您好，Vijay，
U5对于5020对于缓冲404.7879万缓冲ADC404.7879万ADC不是必需的。 我没有在电路中使用运算放大器，因为ADS1219输入是缓冲的。 如果我错了，请更正我
是的，ADS1219具有输入缓冲器，但其5nA的输入偏置电流会导致R8上的电压降过高。 这将降低ADS1219的输入偏移电压：
因此，需要一个具有更低输入偏置电流的额外缓冲器。 然后，R8和C9的重低通滤波和R12的电压降较小，因为R12比R8小得多。
Kai
