[参考译文] INA220：总线电压满量程范围设置

您好 Ella、

感谢您使用 TI 论坛。 以下是我对您问题的回答：

Q1：12位 ADC 值进入13位寄存器的原因是、结果值在对样本取平均值时可以使用更高的分辨率。   

Q2：为方便测量、总线电压寄存器的 lsb 始终为4mV、因此无论 ADC 设置如何、相同的测量值都将始终在总线电压寄存器中显示相同的值。  更改 ADC 设置的代价是精度/分辨率较低、从而获得更快的结果。  如果 使用 9位 ADC 进行16V FSR、结果不是右对齐或左对齐到12个可用位、但仍然以4mV 的 LSB 读出。  

Q3：在16和32之间更改 FSR 会影响 ADC 的测量范围、但不会更改总线电压结果寄存器的 LSB。 因此、无论 使用的 FSR 或平均值计算设置如何、VBUS 上的11.98V 都将读出为0xBB3。  

您好 Ella、

我知道这可能会有点混乱。  我认为这种混淆是由内部 ADC 位分辨率与寄存器结果位分辨率造成的。  我在上面的注释中说过、FSR 会改变内部 ADC 范围、但不会改变寄存器结果输出格式。  因此、当您将 ADC 上的范围从32V 更改为16V 时、您将在0V 和16V 之间获得比在32V 范围内更高的分辨率、但为了方便起见、该值将转换为统一的输出格式。  

还需要注意的是、当使用较低的位分辨率时、寄存器结果输出中可能不会提供每个位代码(因为该寄存器很大、可以适应所有模式)。  例如、如果您使用的是16V 范围且 ADC 只有9位、则 ADC 分辨率为16/512 = 31.25mV。  在这个设置中、结果寄存器仍然显示在4mV LSB 中、所以输出不会使用每个代码、因为你不能测量低至4mV。

因此、尽管11.98V 的 VBUS 结果寄存器在16V 和32V FSR 下的输出代码与0xBB3相同、但在16V FSR 下、您的精度和无噪声精度将比在32V FSR 下更高。 此外、根据配置的 ADC 和平均值计算设置、该代码可能无法测量。  

您好 Ella、

以下是我对您问题的回答。  请注意，我在前面的消息中出现了一个小的数学错误，但现在已经更正了它(512而不是511....)。  因此、您在数学中使用了与我相同的过程、因此这些过程会稍有不同(您不需要"-1")。

1.是的、这就是为什么您在16V 范围内获得更高分辨率的原因。 (请注意、对于我提到的数学误差、分别为3.90625mV 和7.8125mV)

(更新了数学校正、将计算结果设置为62.5mV)。  通过此数学校正、 我将重新运行上述数字：  

对于32V FSR 和9位 ADC、如果电压为12V、ADC LSB 将为7.8125mV、即 ADC 代码为1536 (0x600)。 然后、这将转换为十六进制代码0xBB8中的输出寄存器格式、即3000十进制。  然后乘以4mV 的 LSB、得到3000 * 0.004 = 12V。

因此、在本例中、12V 测量工作正常、很抱歉让您在前面混淆了我的数学错误。

3.我在这里没有看到问题，但我会尝试澄清。  首先、最大电压实际上是32V 和16V、而不是16.38和32.764。  这是因为 4mV 的 LSB 是一个选择的值、不是基于输出寄存器中可能的最大值。  因此、上面提到的值0x0FFF 和0x1FFF 实际上不可测量。 满量程范围下的最大值显示在数据表中：  

话虽如此、您答对了、尽管 ADC FSR 使用32V 电压、但26V 仍是 VBUS 引脚允许的最大值。

希望这有助于回答您的问题。

另一个注意事项是、如果您正在寻找更高的电压或更高的精度、您可以始终查看我们更新的数字 INA 系列、即 INA228 (20位 I2C)和 INA229 (20位 SPI)。  如果这些太贵、我们还提供了16位版本、即 INA238 (16位 I2C)和 INA239 (16位 SPI)。

您好 Ella、

很抱歉让人困惑… 仔细查看 公式的"-1"部分、结果表明、无论是否使用"-1"的公式历来都使用。 不使用"-1"进行数学运算是一种简单的近似方法、通常可提供更好的 LSB、而添加"-1"则是一个在技术上更准确/正确的公式。

是的，我不小心计算了12位，而不是9位.....  因此 lsb 将为62.5mV (使用"-1"时为62.6223)。 但是、通常情况下、使用9位 ADC 时分辨率会较低、因此可能会导致误差。

我无法访问确切的转换是如何完成的、但总的来说、我相信它会根据4mV 的新 LSB 来转换数据、而不仅仅是直接将数字转换为新的位大小。  

您好 Ella、

实际上、我们不会给出器件的详细程度、但精度将是数据表中指定的值。 如果您想了解有关如何查看精度和误差源的更多信息、请随时观看我们的 TI 高精度实验室视频、网址为 ：https://training.ti.com/ti-precision-labs-current-sense-amplifiers (第3节全部涉及误差源)。