[参考译文] INA333：申请查询

Renan、您好！

原理图会有所帮助。

Kai

Renan、您好！

(1)我正在使用分压器将 INA333基准连接到整个电路电压的中间电源...

是的、如果在基准引脚上使用15Ω μ V 以下的分压器、则通过电阻分压器的电流可能大于所需电流(INA333是一个低功耗 IA)。 建议使用 OPA333或其他零漂移运算放大器来缓冲 Vref 电压作为低阻抗源(在运算放大器的输出端具有拉电流或灌电流能力)。  

(2)如果我将 INA333基准连接到中间电压、是否有任何方法来对 ADC 代码进行电平转换、以便 ADC 的零值与 INA333的中间电压相同？

如果您在 INA333的基准引脚上实现 Vref、则可能必须根据 ADC 的输入要求将 INA333的输出电平转换回0至 X Vdc 范围。  

或者、您也可以使用3.3V 或5Vdc 电源电压生成-0.232V 的负电源轨、并使用 LM7705电荷泵、请参阅随附的应用手册。 由于我没有您的设计要求、因此我无法为您进行仿真。  

https://www.ti.com/lit/an/sbaa373/sbaa373.pdf?ts=1657303709221&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

3) 3)我只有单端正电压才能为电路加电、因此我的另一个问题是、如果 INA333中的基准电压漂移、那么有什么方法可以补偿 ads1220中的漂移以获得正确的结果？：

INA333和 OPA333都被视为零漂移运算放大器。 换言之、INA333的低漂移性能额定值为0.1uV/C、增益>=100V/V   

请告诉我们您使用的应用类型。 如果您希望具有比上述规格更低的漂移、可以考虑比例式 ADC 设计方法。 随附的应用手册是供参考的示例。  

 https://static5.arrow.com/pdfs/2013/11/24/3/19/23/744/txn_/manual/slau520.pdf

正如 Kai 所指出的、最好为我们提供原理图和应用要求。  

最棒的

Raymond

 Raymond 和 Kai、您好！

请参阅以下我的客户回复：

好的、我错过了将 OPA333作为基准的详细信息(我对运算放大器没有经验、因此我需要知道一些东西)如果我的电源电压为3、3如何将 OPA333设置为输出中间电源以供参考？

现在、使用1/2 Vs 时、INA333的输出电平转换不是一个问题、前提是我已经解决了如何使用 INA333的1/2 Vs 基准：下面是我所做的： 当使用 INA333的 Vref 时、我使用了 ADS1220的一个通道并将其连接到 INA333的基准引脚、因此从使用 INA333输出作为输入的其他通道输出中减去该通道的 ADC 输出。 请告诉我这是否也是一种实现方法？ 或者、我是不是这样做了一个错误、而且这一切都解决了基准电压的任何漂移或变化问题？

我现在添加了试验电路板上的原理图。

e2e.ti.com/.../3-ina333-and-1-ads1220.TSC

此致、

Renan

Renan、您好！

如果我的电源电压为3、3、如何将 OPA333设置为输出中位电压以供参考？

其中包含一个将 Vref 配置为3.3VDC 中间电源的原理图示例。  

e2e.ti.com/.../INA333-_2B00_-24bit-ADC--07112022.TSC

以下是有关该应用的一些注释。  

A. 惠斯通电桥激励电压必须是稳定的电压激励源、类似于电压激励源。 它必须保持稳定。 MAX17222将不符合要求、尤其是以24位精度对 DAQ 进行采样、请参阅上图中标记为红色的框。  

B. 橙色框是在3.3VDC 的中点配置 Vref 的方法。 同样、对于24位 ADC、我建议使用带隙电压基准来构建~1.65Vdc、例如 REF34-Q1、REF3125、REF5025、ref5030、 参考6025等  

C. INA333的输出应具有与 ADS1220连接的附加支持电路。 为了获得最佳的输入耦合、 您应该联系以获得 ADC 团队的额外支持。  

此外、我需要了解以下信息。  

传感器应用是什么？ 什么是激励电压和传感器的工作范围？

2.这是电池供电的应用吗？

3.惠斯通电桥是否需要额外的电桥平衡？

工作频率范围是多少？  

5.是否有噪声设计要求？

请告诉我们您的要求、以便我们能够帮助您改进设计。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

请参阅我的客户的回复：

A. 您能简单地告诉我为什么 MAX17222不是理想的吗？ 我应该寻找什么器件来提高直流电压、因为我的电源电压受到限制。 我只获得1.8V 电压、需要围绕它设计系统。

B. 我将查看这些芯片并查看我能找到的内容。(但同样、所有这些也取决于升压转换器、因为我需要使用它、因为24位 ADC 最低工作电压为2.3V)

c.我也会研究这一点、谢谢。

1.我在电桥中使用应变仪、同样、电压取决于直流升压器。 传感器工作范围为其电阻985-1015的+/-1.5%。

2.这是无线数据收集系统(但我的工作仅限于从 ADC 获得的值(也是在 MATLAB 中计算))

3电桥由两个同手应变片组成、一个用于测量应变、另一个用于补偿电阻。

4.请您说明一下这个问题吗？ 应变频率？

5.我没有噪音要求的指引，所以我现在是一个盲区。

此致、

Renan

Renan、您好！

Raymond 已经回答了您的问题：电桥的电源电压必须干净、稳定且无噪声。 但是、当您查看 MAX17222的数据表时、您会注意到 Vout 不干净且无噪声、因为该芯片是直流/直流开关、会产生大量开关噪声、直流/直流开关都是如此。

并且 MAX17222的输出电压根本不稳定。 数据表中甚至没有温度漂移和长期漂移的规格。 因此、除非您使用比例式测量方法来在一定程度上消除电桥电压误差、否则 MAX1722根本不适合与24位 ADC 结合使用。 电桥的电压需要与24位 ADC 一样精确。 使用 MAX17222或其他直流/直流开关、您将完全破坏24位精度。

Kai

Renan、您好！

1.8V 电源中的最大额定电流是多少？ 如果仅提供1.8Vdc 电源、则需要升压转换器来增加电压、但我们可能需要找到具有低噪声纹波和稳定转换器的转换器。

正如 Kai 指出的、系统噪声由24位 ADC 决定。 假设您使用的是3.3VDC、ADS1220 具有有效的24位性能。 系统噪声纹波应小于3.3V/2^(24-2.7)= 1.28uV (假设 有效分辨率 将优于峰峰值分辨率2.7位)。 如需更多信息、请咨询我们的 ADC 支持团队。 根据设计、应用可能不需要24位解决方案 ADC。   

您可以上传985-1015的应变仪数据表吗？ 我没有很容易找到器件型号。  

最棒的

Raymond

Kai 和 Raymond、您好！

请参阅我的客户的回复：

好的、现在我了解 MAX17222 booster 的缺点、谢谢。 现在假设我已经克服了直流升压器问题并且(现在我正在使用 launchpad (msp430f5529)的3.3电源来执行电路开发)在考虑您的建议后、我将投资精密电压源(我将寻找稳定性) 并在开发和测试期间使用 LaunchPad 为其供电、是否正常？

根据我的同事在我的应用中的经验、假设我不需要24位分辨率是很正确的(我选择该 ADC 的想法是在收集数据后有空间进行噪声修整和信号调节、如果需要的话)。

啊、是的、该指南的名称是 EK0-6-125AC-10C/W
docs.micro-measurements.com

我使用的1000欧姆测量仪表为串联 EK、应变范围为+/-1.5%。

您能向我推荐任何可通过 Launchpad 供电的精密电压源吗？ 我已经看到电路板的电压输出在示波器中也有纹波。

此致、

Renan

您好、Renan。

下面是我建议的设计方法。 我需要其他信息才能为您提供仿真。  

1.8Vdc +/-X 是如何的、我需要知道 X 值的最小值和最大值。 1.8Vdc 的额定电流是多少？

2、 1000欧姆测量仪表、EK 系列、应变范围为+/-1.5%。 应用是否需要在压缩和张紧模式下工作。 换句话说、应变仪可能必须从985Ω Ω 摆动到1015Ω Ω

3.您需要找到一个可从1.8V 升压至4至5V 范围的升压转换器。 我没有花太多钱来找到这些升压转换器。 也许您会找到更好的一个。 高达500kHz 的开关频率是可以接受的、固定电压转换器可能是可以接受的、但您需要检查其他噪声规格。  

https://www.ti.com/power-management/non-isolated-dc-dc-switching-regulators/step-up-boost/boost-converters-integrated-switch/products.html#p238min=0.3;1.8&p238max=1.8;75&p634min=-25;5&p634max=5;84&p212max=64;100&sort=p238max;asc

设计方法如下。  

A. 使用1.8Vdc 生成稳定的基准1.25V、例如使用 REF3112。  

这里是您可能考虑的另一个新电压基准- REF35、并且成本很低。  

B. 使用1.8Vdc 为通用电源轨创建4到5Vdc、例如为 OPA333或类似器件提供电源轨。 升压转换器需要具有低噪声。  

C. 对 INA333的 Vref 使用1.25V 电压；

D. 使用1.25Vdc 通过运算放大器产生激励电压、例如 V励 磁= 3.3V。 惠斯通电桥的500Ω 电流约为3.3V/μ s =6.6mA。  

E. 使用1.25Vdc 生成额外的电压来驱动 ADC 和/或 MCU。  

我需要上述信息、请告诉我这种方法是否可以接受。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

请参阅以下我的客户回复：

好的、我再次确认了我的项目主管、他说如果我可以使用<= 1mW 会更好、但这不是什么问题。
该任务基于不同结构中的 unknow 应变状态以及 unknow 方向、因此我需要考虑压缩和张力 henceI 需要 INA333到1/2 Vs。
在查找升压转换器时、我想再问一个问题： 建议的转换器的数据表中没有提到噪声(在与转换器噪声的24位 ADC 的性能相关的方面、我应该寻找什么具体的东西(这些电气特性定义了噪声或给出了噪声的概念))

您能否向我解释一下、您建议的设计中的 D 点和 E 点实际上意味着什么？  我在上述答覆中就噪音问题提出的质询是，在 TI 以外的地方也要找一个升压转换器，因为我在德州仪器(TI)网站上看到的所有东西都因芯片短缺而缺货(不会触犯法律)

此致、

Renan

Renan、您好！

您可以使用 MAX17222来生成高辅助电源电压、从而精确地生成所需的较低电源电压、例如采用 Raymond 建议的方法。 但是、您不得使用 MAX17222的极高噪声输出电压直接驱动电桥和仪表放大器。

此外、您应该在 MAX17222的输出端添加 π 型滤波器形式的低通滤波、以消除不良纹波。 在 MAX1722的输入端、另一个 π 型滤波器可以防止开关噪声通过 EMI 传播并污染环境。

Kai

Renan、您好！

他说、如果我可以使用<= 1mW、那会更好、但这不是什么问题。

您能解释<=1mW 是什么意思吗？

数据表中没有提到噪声...

您能否将问题发布给 BMC-BCS 团队？ 我知道线性 LDO 具有噪声规格。 升压转换器可能不符合规格、因为它是一个变量、具体取决于开关频率、电感器、电容器和电路中的负载。 我认为您可能正在寻找1.8V 至4-5V 范围内的低功耗、高效升压转换器。  

您能否向我解释一下、您建议的设计中的 D 点和 E 点实际上意味着什么？

应变仪传感器为1kΩ Ω 1kΩ、计算出的电流应为3.3V/μ A = 3.3mA、而不是6.6mA。 (2kΩ 2kΩ)。  

如果您具有板载精密基准电压、则可以将外部电压基准用于 ADC 中所需的基准。 通常、外部电压基准比 ADC 中的内部电压基准更加精确(例如、我在回复中发布的基准)。

我看到 Kai 已经回答了。 如果您采用建议的设计方法、则升压转换器的选择并不是很关键、只要它能满足您的电源要求(我认为您应该尽可能选择我们的转换器)。 升压转换器的用途是将输入电压升压至4-5Vdc、您可以将升压电压用于电路板上的运算放大器电源轨。 换句话说、使用运算放大器作为电压稳压器来设计应用(降低开关纹波电压)。  

如果您有其他问题、请告知我们。   

最棒的

Raymond  

您好 Raymond、

请参阅我的客户的回复：

我发现有一些芯片仍然可以从慕斯获得、请告诉我是否在选择这些芯片时出错了。
OPA333AMDCKREP 和 REF6250IDGKT、 在 INA333的基准处使用、并按照建议将它们用作电压源。当然、我将在之前处理 π 型滤波器、如果需要的话、调整 max1222 (如果需要的话、也使用 max1222)。另外、我想知道在 INA333输出之后应该使用什么滤波器(is) 电容负载驱动= 500pF)这种电容是否值得关注？

此致、

Renan

Renan、您好！

请展示您的更新原理图以提供帮助。

ADS1220的数据表详细讨论了输入滤波器(= INA333的输出滤波器)。 请参阅第9.2.1节。 如果您选择 RF1=RF2=1k、则无需担心 INA333输出端的容性负载、因为 RF1和 RF2不仅用作滤波电阻器、还用作隔离电阻器、可有效地将任何容性负载与 INA333的输出隔离。

Kai

Renan、您好！  

请参阅 Kai 关于 INA333输出的答复。  

关于输入级、这里有一个示例。  

e2e.ti.com/.../INA333-_2B00_-24bit-ADC--07182022.TSC

由于您选择的是2.5V 带隙基准、因此 OPA387可能是可以接受的。 如果您选择1.25Vref 或类似的 VBG、则可以使用 LPV821或类似的零漂移运算放大器、该放大器具有更高的输出电流、可在3.3VDC 下驱动惠斯通电桥和 INA333。  

https://www.ti.com/amplifier-circuit/op-amps/precision/products.html#p2192=Zero%20Drift&sort=p1261max;asc

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

您好 Kai、

请参阅我的客户回复：

下面是原理图(我已经尝试遵循手册和 Raymond 关于无源组件的建议)。 我将听从您的建议在 ADS1220的输入端添加1k 电阻器(现在还需要解决一些其他 ADC 问题)谢谢。

e2e.ti.com/.../3-ina333-and-1-ads1220-with-ref62-and-opa33.zip

您好 Raymond、

请参阅我的客户回复、

我不理解您在这里的建议、因为我根据数据表(INA333)和您的建议在上使用 OPA333。 我已包含更新的原理图、其中包括 OPA333和 REF62。 我尚未删除 MAX17222作为升压器、因为根据您的建议、我也可以使用基准 REF62作为电压源？ 我将在 MAX17222之前和之后添加 π 型滤波器(根据 Kai 的建议)、并将输出连接到 REF62、并将 ref62的输出用作电压源以及 ads1220的基准。(这样做好吗？)

现在、我已经将 OPA333包含在用于 INA333基准的分压器中。

此致、

Renan

Renan、您好！

这仍然不是 Raymond 在上一个原理图中所建议的。 您在原理图中看到的每5V 电压都由 MAX17222的低通滤波输出(或您所需的任何其他开关、因为您的电源电压仅为1.8V)提供。

另一方面、电桥一定不能由 MAX17222供电(滤波或不滤波)、因为其输出电压非常不稳定、会破坏预精度。

因此、电桥和 INA333由额外的运算放大器 U4和 U5供电。 这些运算放大器可以抑制的输出电压波动(严重低通滤波！) MAX17222并提供来自 REF6250的超稳定电源电压。

Kai

Renan、您好！

请参阅 Kai 的评论。  

1、惠斯通电桥要求最小值为3.3VDC @3.3mA、稳定、低噪声、低漂移激励电压、OPA333几乎无法充分提供电压和电流、但在过热条件下不是一个好选择。 我选择了 OPA387或  LPV821 (可能)。 您可以使用参考电压2.5V 或1.25V 来创建3.3VDC 稳定电压源。  

为 INA333供电的原因也是相同的、在所用的 OPA387中也是如此、因为它可以提供足够的电流@3.3V。  

板载5Vdc 可由 MAX17222 +π 型滤波器+ LPF 生成(如有必要)

1.25V 或2.5V 的 Vref 由5V 直流(MAX17222)生成至 Vref。   

5、24位 ADC 或类似器件可由低噪声、稳定电压源之一供电(例如第3步)。 我不知道需要什么电流、但您应该能够弄清楚它。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

Renan、您好！

若要演示电桥的电源电压会破坏精度、请参阅以下示例：

假设您的电桥在电源电压为5.000V 的情况下生成恰好10.00mV 的信号。 下面的仿真中的左侧显示了这种情况。

否假设具有完全相同刺激的同一电桥的电源电压为5.025V、偏离5.000V 5%。 电桥的输出电压不再是10.00mV、而是10.05mV。 请参阅仿真右侧。 这意味着误差为0.05mV。

LSB 为0.05mV 且步长为10.00mV/0.05mV = 200的 ADC 会产生完全相同的误差。 步长为200的 ADC 是7.6位 ADC。 因此、从现在开始、您的24位 ADC 仅与7.6位 ADC 完全相同。 您丢失了超过16位的24位 ADC、这仅是因为电桥的电源电压漂移。  

这个简单的仿真清楚地表明、当您计划高精度时、电桥的电源电压必须非常稳定。 您可以非常轻松地计算电桥的电源电压对于某个期望的精度必须有多高的精度。 这不是火箭科学。

e2e.ti.com/.../renan_5F00_ina333.TSC

Kai

Raymond 和 Kai、您好！

请参阅我的客户提供的更新：

很抱歉重新打开此问题。 我相信我已经找到了解决方案，但我需要在这里提出一个非常基本的问题。Raymond 提供的环形路由两个 opax387和一个 OPA333组成，我如何在这里扩大它以用于三座桥梁。 我是否必须在所有三个桥上实现此类电路、或者我是否可以将所有三个桥和 INA333并联到 opax387和 OPA333设置？

此致、

Renan

Renan、您好！

当我挑选运算放大器组件并以示例形式进行演示时、我没有考虑成本。 我们还有其他成本优化型运算放大器可供选择、我们可以修改电路并满足您在成本和性能等方面的要求。  

由于应用中有三个惠斯通电桥、 我们可能会考虑采用不同的方法来设计要求。  

您可以考虑使用低噪声和低压降 LDO 替代绿色块中显示的3.3V。  

2.在标有红色的块中、OPA387在实际应用中可能能够提供3x3.3mAdc 的电流、但我不建议将所有三个传感器连接到一个 OPA387中。 所有三个换能器都应具有自己的独立激励电压。 例如、如果一个传感器出现故障、则会影响其他两个传感器、这两个传感器被认为不是一种良好的设计方法。  

3.在标记的蓝色块中，可以应用相同的工作逻辑。 我们可以使用 TLV333或 TLV2333来降低总成本。 我建议将所有三个换能器保持尽可能独立。   

由于我不知道客户的设计要求以及设计中的传感器故障标准或要求、因此我无法提出最佳折衷方案。 上述设计 方法有优缺点、 通常由应用和设计要求决定。  

最棒的

Raymond  

您好 Raymond、

请参阅以下我的客户回复：

我对没有提到这一重要细节感到非常遗憾。 我只是在寻找实验设计、因此它不是成品。 我的目标是从这三个电桥获取应变仪值、以计算 Delta Rossette 应变。 因此、传感器故障率在这里不是什么大问题。 那么、我如何在这里继续。 我还有一个问题：假设我在每点2从奇异 opa387设计获取输出、并且如果其中一个惠斯通电桥变得不平衡、即应变输出在应变状态期间从1000欧姆变为1015欧姆。 这是否会在任何意义上影响其他两个电桥的输出？

该项目刚刚处于试验状态、 如果使用全部三个电桥和全部三个 INA333由 Raymond 提出的单一设计都能正常工作、那么我只需要担心温度、因为整个设置将进入烤箱、因此我将使用这些 组件的全温度范围 -20°C 至120°C。

此致、

Renan

Renan、您好！

在 kΩ 块中、OPA387并联驱动等效的3m Ω 电阻器、或驱动大约9.9mA 或@3.3VDC。 如果惠斯通电桥使用1kΩ Ω 应变仪传感器(假设其他平衡电阻器为1kΩ Ω 类型)、则所有三个换能器的工作温度可能为25°C。 OPA387将在大约(5V -3.3V)*10mA = 22mW 时消耗功率。 即使应变仪不平衡、也不应影响 OPA387的3.3V 电压输出、该输出应在25°C 时保持稳定。  

在蓝色块中、OPA333P 还应能够拉取或灌入三个 INA333的 Vref = 1.65V。  

在绿色块中、我将改用 LDO。 如果 INA333的输出驱动非常轻的负载、则 OPA387电路可能能够在25°C 时驱动 INA333的全部3个。 您可能必须检查 OPA387的驱动电流。 如果 OPA387的拉电流在25°C 时超过20mA @3.3V、我将评估输出 OPA387的压降。 我猜是单个 OPA387可能会驱动最多2个 INA333 (轻负载)、但我不能同时确定全部三个。

在所有情况下、我们都将精密运算放大 器用作精密电压稳压器；需要考虑的是运算放大器能够为应用提供/吸收的热耗散和电流量。 如果在最坏的温度测试情况下运算放大器保持冷却、并且输出电压不会下降、则可以将它们用作稳压器。   

如果您有其他问题、请告诉我。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

请参阅下面的客户响应：

我采用了具有4个通道的 OPA4387、因此我可以同时驱动3个桥？ 我还在讨论红色块和绿色块。

我将有3个 OPA333、因此蓝色块也被求解。

我在这里还有一个问题：
我应该如何在这里放置 ADS1220的正基准和电源？ 因为我所读的内容是使基准和电源与电桥和 INA333电源相同。

此致、

Renan

您好 Raymond、

请参阅下面的客户响应：

好的、如果这种情况不想听起来很顽固、我们能否从单个 OPA4387 (单通道(桥式电源加 INA 正电源)或双通道(桥式电源和 INA333的单个 OPA4387的独立通道)配置驱动单个 INA333 +电源和桥式电源？


由于我不是直接使用桥到 ADC 的差分测量、因此中间有 INA333。如果您同意上述配置、那么您如何建议+/-VREF 的放置、因为我们为每个桥和 INA333使用单独的电压源(opa4387)？ 请告诉我、这是否是 ADC 团队要问的问题。

此致、

Renan

您好 Raymond、

请参阅以下我的客户回复：

谢谢 Raymond、

我在这里有两个问题、

我是否应该将 OPA4387中未使用的其他通道接地？ 不让通道浮动、这意味着它应该接地、对吧？ 将它们置于线性运行模式意味着什么？


我还没有动手使用这些组件、但我看到您在分压器中的 OPA333上添加了19.41k (R2)电阻器、它应该是10k、还是 OPA333的输入阻抗会影响这里的分压器输出？


我已经联系过 ADC 团队、他们将就进一步的问题向我提供建议、但如果我必须回来、您能否让这个话题保持更长的时间？

此致、

Renan

Renan、您好！

我将两个未使用的运算放大器配置的基准封装到这里。  

在 运算放大器线性运行模式下、输出信号与输入信号应遵循以下公式：->Vout =增益*(Vin+- Vin-)。 如果您想详细了解解释、请告知我们。  

https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/posts/the-unused-op-amp-what-to-do

https://www.ti.com/lit/an/sboa204a/sboa204a.pdf?ts=1659886349437

 对于 OPA387、输入信号需要在整个温度范围内保持在 VCM 范围内。 可接受将 OPA387未使用的 VCM 范围内的输入电压或更高电压接地(以使未使用的运算放大器保持在线性区域内)。  

OPA333的输入可以使用较低的电阻值来构建设计的分压器。 必须将低阻抗节点放置在下面圆圈内的 Vref 上。 运算放大器的输出阻抗是低阻抗节点。 运算放大器具有高输入阻抗、因此使用高电阻值并不重要、除非电阻器的热噪声在 OPA333缓冲器运行噪声中占主导地位。   

如果您有其他问题、请告诉我。  

最棒的

Raymond