工具/软件：
您好、
目前、我们使用 ADS131A04 ADC 进行高侧电流测量。 我们电路的输入将通过电流检测放大器(CSA) INA190A2、该放大器通过分流电阻器获取数据。 校准我们的 ADC 后、我们发现有效分辨率远低于24位、最低为13位、通常更低。 我们使用 ADC 的内部稳压器作为 VREF 和满量程值(2.44V)。 没有滤波器有效、OSR 设置为4096 (可能的最低采样率、1kHz)。
我的问题：
1) CSA 元件是否在 ADC 有效分辨率方面出现了瓶颈？
2)如果不是,我可以采取什么方法来提高整体有效分辨率.
尊敬的 Kevin：
建议您观看此链接中的视频、详细了解如何测量噪声以及如何计算 ADC 或数据采集系统中的噪声： TI 高精度实验室系列：ADC 噪声测量、方法和参数。
您可以先短接 ADC 输入、然后将其移至 电流检测放大器、然后在电路板的输入端将其短接、以防在放大器前面有 RC 滤波器或其他元件。 此过程可以帮助您确定主要噪声的来源、以及哪个电路的性能降级优于其他电路。
由于 ADS131A04是同步采样的 ADC、因此您可以将每个 ADC 输入通道的输入短路、然后分析数据以检查该特定通道的失调电压误差和噪声。
我检查了 您共享的第一个 Excel 文件中的 CH2数据、ADC 电路的 RMS 噪声为1.84uV、如下图所示：
我相信您在 ADS131A04上使用的是增益= 1、因此1ksps 和增益= 1时的 RMS 噪声应为~1.82uV、因为您可以看到 下表中突出显示的值、所以 测量结果与 ADS131A04数据表相匹配、这表明 ADC 的电路设计(包括耦合、电源和布局)符合预期 。
接下来、您可以短接放大器的输入、并使用相同的方法再次检查 ADC 的转换结果、这样您就可以看到 ADC+放大器电路的噪声。
BR、
Dale
尊敬的 Dale：
感谢您的答复。 从我分享的工作表中、我无法获得与您相同的输出值、但我计算出 ADC Vrms 约为~1.90V。
我将 CSA 输入短接至 GND (基本上尝试获得 ADC 和放大器电路的噪声)、并发现测量的 RMS 噪声仅从~1.90uV 增加到1.98uV。 基于此、 使用下面的公式进行计算、我的系统的有效分辨率应约为20位(使用 CSA)。
与我的系统的实际性能相比、情况似乎并非如此。 如果我在测试输出与输入时使用的最大标准偏差、系统分辨率约为13.88位。
我缺少什么吗？ 任何指针都将是好的。 与此同时、我将浏览 TI 高精度实验室系列视频。 谢谢！
尊敬的 Dale：
我还在对 csv 中的原始数据求平均值并应用 STDev 公式。
我计算出13.88位(通道0)的方法是获得最大标准偏差并应用以下公式(来自 TI 的精密 ADC 噪声分析基础知识)
我导出了我的原始数据、其显示单位为 mA (来自我们的工作流程)、我通过将 INA190A2增益作为5V/V 与分流电阻器阻值0.008相乘计算回电压。 因此、我将对每个原始数据应用 V= i (在 a 中)* 0.008。
我们的输入系统连接到经过校准的电子负载、该负载以0.05A 的阶跃从0消耗到5A 的直流电流。 附件是 results.e2e.ti.com/.../System-linearity-results.csv
尊敬的 Kevin Raman：
谢谢、这似乎是您期望从系统中获得的性能。 与 ADC 相比、您的放大器具有非常高的噪声、请参阅下面 INA290数据表中的输入参考噪声频谱密度图(请注意、这适用于 A3器件、其中 G = 100、但我没有看到 G = 50版本的图)。 如果在1kSPS 的数据速率下、假设 A04带宽为~250Hz、则可得出输入参考噪声为75nV/* sqrt (250)= 1.2uVRMS。 当输入为1.82uVRMS / 50 = 36nVRMS 时、ADC 输出端的 ADC 噪声为1.82uVRMS、因此与放大器噪声相比可以忽略不计
您施加的最大信号为0.008 Ω* 5A = 40mV
log2 (40mV/1.2uV)= 15位有效分辨率。 您提供的数据显示、在5A 下有效分辨率为~13.5位、因此这并不太远(在~3uVRMS 下、噪声似乎有点高、但也许这是因为我们不关注 A2噪声响应？)
假设系统中没有其他噪声源、我建议尝试不同的放大器来看看性能是否有所提高。 试试超低噪声 INA849。 但是、该器件不在单极电源上提供高共模支持
-布莱恩
