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[参考译文] ADS1261:皮安测量

Guru**** 2835845 points
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/1632089/ads1261-picoamp-mesurement

器件型号: ADS1261

我们即将推出的产品需要测量从传感器流出的 10pA 至 1mA 范围内的电流。  传感器的电源为+3kV、传感器可以作为电流源进行仿真、但确实可能产生电弧。  显示器需要更新约 1Hz 至 2Hz、但串行端口需要以 30Hz 至 40Hz 的频率进行更新。  但这些数字以助焊剂表示、可能随电流电平而变化。   

我是电气设计工程师、正在考虑在不同的输出采样率下使用 32 位 Σ — Δ 转换器。  采样率低、可实现低电流检测、但采样率更高、可在较高的电流电平(可能处于 100µA 范围内)下实现更快的响应。  假设 Σ — Δ 转换器可以在下一个有效输出没有明显延迟的情况下更改其输出速率、是否合理?  预计会出现什么类型的延迟?

我不确定是使用缓冲器测量电阻器两端的电压、还是使用跨阻放大器。  因此、我要查找建议的电路/设计应用手册。

我在 TI 器件型号部分选择了随机数据转换器、但也在寻找低输入电流放大器。  我需要两个方面的建议。

此时、内部辅助控制电源处于开路状态、但可用的为–16、+15、+5 和+3.3。

该系统的方框图是 attached.20260331111728748.pdf 

感谢您的帮助。

  • 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。

    您好、John:

    您可以 更改输出数据速率 (ODR)、但存在固有的 稳定 延时时间。  

    • Σ — Δ 转换器通常使用 sinc 滤波器等数字滤波器、这些滤波器在配置更改后需要多个周期才能稳定至全精度、尤其是在切换到较低速率(高分辨率)时。  稳定时间与输出数据速率 (ODR) 成反比。 对于标准 SINC3  滤波器、稳定时间通常为 3x (1/ODR)。  如果您将 ODR 配置为 40sps、则第一次完全稳定的转换会有~75ms 的延迟。  从 40Hz 变为 1Hz 需要几秒钟才能使新数据有效。  
    • 为了避免延迟、请在数字域中使用固定的高速率和平均值、以在低电流下实现更低的噪声。 或者 、使用“无延迟“ Σ — Δ ADC (例如 TI ADS126x)(它具有 “脉冲转换“模式)或在单个周期内稳定的数字滤波器)、 此 ADC 非常适合您的可变速率要求。  ADS126x 上的 sinc 滤波器是可编程的 (sinc1 到 sinc5)、因此可以优化转换时间、转换噪声和线路周期抑制。 ADS126x 上的有限脉冲响应 (FIR) 滤波器模式可提供单周期稳定数据、并在数据速率为 20SPS 或更低时同时抑制 50Hz 和 60Hz。

    建议使用跨阻放大器 (TIA) 而不是分流电阻器解决方案。  TIA 将传感器节点保持在“虚拟接地“、使负载电压(传感器两端的电压)保持在 0V 附近、无论电流如何都是如此。 TIA 可以 提高低 PA 电平下的精度、还可以更大限度地减少电缆和传感器电容对速度的影响。 如果您对 TIA 有更多疑问、可以 在 放大器论坛上咨询 TI 的放大器专家。

    3kV 电源是一个主要的安全性和可靠性问题、 测量电路必须被隔离或受到严重保护。

    • 隔离:由于您的电源以不同的电位为基准、因此您必须隔离整个前端 (ADC + TIA)、并通过 隔离式数字隔离栅 (如 TI 的 ISO77xx 系列)将数据发送到您的主处理器。
    • 电弧保护:   在 TIA 输入之前使用接地的串联高压电阻器和低泄漏钳位二极管(如 BAV199)、以保护敏感输入免受电弧期间能量转储的影响。

    希望这些信息有助于您进行设计。

    BR、

    Dale