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[参考译文] ADS1261:正确处理>5V 激励

Guru**** 2373240 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1261
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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1511927/ads1261-handling-5v-excitation-properly

器件型号:ADS1261

工具/软件:

您好:

我阅读了 TI 应用手册《电桥测量基本指南》。

我们有一个需要10V 激励的应用。 我们有双极+/-2.5V 电源、也可以获得双极+5V 电源。

显然、该器件只能处理 REFP-REFN 上的5V 电压、应用手册中建议的解决方案似乎是电阻分压器。

我有几个问题:

  1. 我们有客户在使用我们的产品时使用了长线运行、是否有理由担心电阻分压器的使用会使用作基准的激励情况更糟? 例如、我可以想象在某个时刻、引线的电阻接近分压器的电阻。
  2. 我想知道最好还是可以完全补偿电阻器之后的 RC 滤波器网络、以便带宽与信号通道相同。
  3. 您建议使用多大的电阻器?
  4. 如果我们缓冲任何内容、我们似乎无法进行烧毁电流源来测试连接(不过、我想我们可以自己激发电桥)。

桥式传感器的交流激励是否有任何解决方案可以在不过于复杂或存在这些缺陷的情况下实现10V 激励?

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    您好 Alex、

    欢迎来到 TI E2E 论坛!

    1.是的,六线测量 是长线测量的理想解决方案。  与四线电桥相比、它可以确保 ADC VREF 与驱动电桥的电压相同、并提高整体系统精度、如应用手册中的详细信息所示。

    2. 我不确定你在这里的意思。  您可以在此处查看元件选择指南: [常见问题解答]Δ-Σ ADC 抗混叠滤波器元件选择。 此外、我建议可以使用匹配的滤波器来设计信号输入和基准输入。 这样可以确保激励电压噪声在两个输入端(在整个频谱范围内)共用、从而更好地消除噪声。

    3.检测连接是否断开的一种可能解决方案是在输入端使用上拉/下拉电阻。

     对于10V 激励、必须考虑两个因素:

    转换为 ADC 的输入共模电压

     对于5V 模拟电源、包括 ADS1261在内的大多数 ADC 的测量范围为0至5V。  使用10V 激励(以接地为基准)时、共模电压为5V (中间激励电源)。 这 需要对基准电压或信号电压进行电平转换 、以满足 ADC 输入限制、因为大多数 ADC 仅支持 AVDD≤5V。在这种情况下、必须在无增益 ADC 前面使用外部仪表放大器(INA)来放大电桥信号、并正确地将放大器输出 共模电压设置为 ADC 的共模范围。

    比例式基准电压

    对于10V 激励、您还需要在将其路由到 ADC 之前使用电阻分压器对激励电压进行分压 、这将不会是真正的比例式电压、因为会有噪声和电阻器漂移、如果使用缓冲器、放大器将会出现额外的噪声、失调电压和增益漂移。

    如果您可以使用5V 电压进行电桥激励、则只需使用具有集成 PGA 的 ADC、如 ADS1261。 这将极大地降低复杂性和成本、同时提高精度水平。

    除了 应用手册《电桥测量基本指南》之外、您还可以在 ADS1235和 ADS1261中查看使用交流激励模式降低电桥测量失调电压和漂移

    BR、

    Dale

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    这是什么意思2。 如果我们在差分滤波器的前面放置一个电阻分压器、它会改变网络中的 R、从而改变滤波器响应。 例如、在该仿真中、1k 电阻器向底部的100nF 和10nF 电容器网络馈电、分压器向6.25nF 和625pF 馈电。 我只是确认这是预期要做的事情。

     

    或者、在选择电阻器时、是否应该使滤波器的阻抗相同(本例中为1k)?

    从应用手册中:

    >将标称电阻值保持在较低水平以限制热噪声。 例如、25°C 处的1-kΩ 电阻器和1kHz 带宽会产生128nVRMS 的噪声。

    >此外,根据 ADC 差分基准输入的阻抗,可能需要一个缓冲器。

    这似乎有点棘手、使用非常低的电阻值意味着来自激励或6线检测线的引线形成电阻分压器的分支。 例如、2欧姆的电阻可能会产生0.2%的漂移。 我也不知道在哪一点需要缓冲器、我不完全确定如何解读电压基准输入的数字:

    当"输入电流与电压间的关系"图为15nA 时、绝对输入电流为何+-250nA?

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    您好 Alex、

    我将查看详细信息、下周回复您。

    BR、

    Dale

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    您建议在哪些情况下使用缓冲器?

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    您好 Alex、

    1.您的示例已经说明了需要使用缓冲器来隔离电阻分压器和 RC 滤波器的原因。

    2."保持标称电阻值低,以限制热噪声。 例如、25°C 处的1-kΩ 电阻器和1kHz 带宽会产生128nVRMS 的噪声。"

    这是在噪声和带宽方面进行选择时的折衷。

    3."此外、根据 ADC 差分基准输入的阻抗、可能需要一个缓冲器。"

    如果您在外部基准上使用电阻分压器、并且  ADC 基准输入的阻 抗不够高、ADC 基准输入肯定会影响电阻分压器的阻抗、因此 在这种情况下、您需要使用缓冲器来隔离电阻分压器和 ADC 基准输入。

    我希望我的解释 有助于您理解。

    BR、

    Dale

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    能否在我的屏幕截图中阐明 ADS1261的当前规格、以帮助更好地设计电路? 除单端阻抗外、是否所有规格都是? 即 REF_p 将具有250nA + 15nA/V + 0.2nA/C、然后对于 REF_n 也是如此?  

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    您好 Alex、

    您的理解是正确的。 我的同事(Bryan) 推荐了一些采用 ADS1261或其他 ADC 进行10V 激励的解决方案、请参阅 ADS1261中的详细信息:应变仪的输入电压范围

    BR、

    Dale