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[参考译文] ADS8422:用于将输入共模电压设置为1.5V 的参考电压

Guru**** 657930 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS8422, THS4131, THS4551
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/1077322/ads8422-reference-voltage-for-setting-the-input-common-mode-voltage-at-1-5v

部件号:ADS8422
“线程”中讨论的其它部件: THS4131THS4551ABS

你(们)好

我正在图像传感器领域工作。 我想将我的全差分放大器输出数字化,其范围约为3V。 以 VOP 表示的放大器输出将为2.9V 左右,而另一个以 von 表示的输出将为200mV 左右。 因此,我的放大器的中心电压或输出共模电压约为1.5V。

我的问题是:

  1. 是否可以使用 ADS8422将具有上述规格的放大器输出数字化?
  2. 我可以将 REFIN 设置为3V,以便在1.5V 的共模电压下准确完成转换吗?
  3. 如果我只使用4.096V 的参考电压,结果是否会给我的外壳带来错误? 我在这里附上放大器输出的示例。

非常感谢。

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    您好 Mohd,

    欢迎加入 TI E2E 社区!

    共模输入范围指定为从(Vref/2)-0.2V 最小值到(Vref/2)+0.2V 最大值,而 Vref 的最小指定值为3.9V。  上述电压水平不符合这些要求。  ADC 仍将转换输入结果,但由于输入电平不正确,许多 ADC 规格将不符合。

    我建议您使用全差分放大器添加一个额外的放大器级。  此放大器可以驱动 ADC 输入并将输入电平切换至正确的电压电平。  我建议使用标准的 Vref=4.096V,并使用附加的输入放大器提供一些额外的增益,以利用 ADC 的全刻度输入范围。

    数据表中的图29显示了一个良好的放大器选项。  将输入电阻器从390Ohm 更改为291Ohm 将使 ADC 输入处的3V 输入范围增加到4V。

    此致,
    基思·尼古拉斯
    精密 ADC 应用

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    非常感谢您的回答。 我真的很感激。 图像传感器的一个优点是具有高动态范围。 为此,我精心设计了全差分放大器,以使1/f 噪声低。 因此,添加另一个放大器可能会导致我试图获得的1/f 噪声目的难以实现。 我对 ADC 的工作原理一无所知。

    因此,我想确认,对于 ADS 8422,如果我使用4.096V 的内部参考电压设置参考电压,是否可以将放大器输出数字化? 在这里,我再次阐明放大器的输出,

    VOP = 2.9V à,因此 ADC 的正输入引脚的电压范围为0V–2.9V。

    von = 0.2V à,因此 ADC 的输入引脚的电压范围为0V - 0.2V。

    不同的是,VOP–von = 2.7V。 数字值可以是21600d 吗? 这是基于计算:

    (2.7V * 65536)/(2*4.096)= 21600。

     

    再次感谢。

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    您好 Mohd,

    不幸的是,VOP 和 von 的这些输入范围将不符合 ADC 的输入电压要求。  ADC 将提供转换结果,但错误会将 ADC 性能显著降低到10b 至12b 级别,或可能降低2级。

    使用4.096V 的参考电压,ADS8422允许的共模范围将为1.848V 至2.248V。  共模电压的计算公式为(VOP+von)/2,对于您的输入范围,您可以预期共模电压的范围为0V 至1.55V,因此它永远不会满足输入要求。

    是的,使用+2.7V 输入和 Vref=4.096V 时,理想情况下代码应为21600d。  请记住,输出代码是两个代码的补充,因此输出代码将遵循表1:

    您提到您正在使用全差分放大器。  也许您可以使用这个单放大器级来提供正确的输出级别?  如果是全差分放大器,则应能够将输入共模引脚驱动到 Vref/2,并满足 ADS8422的输入要求。

    此致,
    基思

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    非常感谢您的帮助。 我将使用建议的附加放大器 THS4131来驱动 ADC。 我想与您确认正确的操作。

    对于 THS4131,我将使用 VCC = 5V 和-VCC = GND,因为 THS4131的-ve 输入将为0V–200mV,+ve 输入将为0-3V。

    对于 ADS8422 I,将使用内部参考。 因此,我将使用 ADS8422的 COMMOUT 引脚驱动 THS4131的 OCM 引脚。

    非常感谢你的帮助。

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    您好 Mohd,

    THS4131的输出范围不支持使用单个+5V 电源的0-3V 信号。  在这种情况下,放大器应使用+/-5.5V 或更高的电源。  此外,如果 THS4131输出摆向负极或正极电源轨,则应在中使用输出电压钳保护 ADC 输入。

    使用 THS4551是一个更好的选择。  该放大器经过优化,可从单个5V 电源工作,使用单个5V 电源时可支持高达+/-3.9V 的差分信号。  此外,由于它使用的电源与 ADC 相同,因此您不需要额外的电压钳。

    此致,
    基思

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    您好,Keith,

    非常感谢您的回答。 我很感谢。 假设仍使用4131和+/- 5V 供电,原理图将如附图所示。 根据图中所示的配置,对于共模1.65V 的最大3V 输入跨度,电流放大器将在2.048共模时产生4V 跨度的输出。 因此,如果是这种情况,输出将为0 - 4.048V,如图所示,并将成为 ADC 输入。 由于它不会出现负极,我认为这个原理图可以工作,我不需要电压钳。 如果可以的话,请提出建议。

    我之所以要继续使用第4131号数据,是因为它可以从我们在日本的供应商处获得。 THS4551目前不可用,如果我要等待,我的时间线将被延迟。

    非常感谢你的帮助。

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    您好 Mohd,

    我了解 THS4131的可用性。  请在明天结束业务之前提供最新信息。  我将使用 THS4131更详细地了解您的设计,并提供一些其他建议。   

    此致,

    基思

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    您好 Mohd,

    只要输入放大器的电源电压高于 ADC 供电电压,在故障情况下,输出就可能会到达或接近供电轨。 对于+/-5V 电源,如果放大器达到5V,则您可以正常工作,因为这是与 ADS8422相同的电源电压。  但是,如果输出到负电源轨或-5V,则这会超过 ADC 的 ABS 最大输入电压,并且 ADC 输入可能会损坏。

    为了给 THS4131输出和输入提供额外的电压摆动,我建议使用+5V 电源和-1V 电源为 THS4131供电。  如果发生故障,输出可以摆动的最小电压约为负极电源电压的1个二极管降,或者为 AVSS 使用-1V 电源时为-0.3V。  该故障电压不会超过 ADS8422的绝对最大输入电压,这将防止损坏的可能性。

    下面是建议的输入放大器配置。  由于输入的范围可以是0V 到3V (负极为0V 到0.3V),我们可以假设中心电压大约为1.5V,并将其与 THS4131负极输入相加。  这将允许输出电压范围从-3V 到+3V 差。  这将利用 ADS8422 (+/-4.096V)全幅输入范围的75%,将 SNR 提高6dB。

    如果您不想包括额外的输入缓冲器和电阻器,则可以使用以下简化电路,但现在 THS4131的输出电压摆幅将从0V 至+3V 差分,这仅是 ADS8422全刻度输入范围的37%。  这可能是正常的,但您需要决定这在您的系统中是否可以接受。

    谢谢,

    基思

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     您好,Keith,

    非常感谢您的回答。 这对我有很大帮助。 到目前为止,我的电源板上已经有-5V 端口,我可以直接使用它。 因此,我认为,我可以继续使用+5V 和-5V 作为 THS4131的电源,而不是使用额外的运算放大器作为输入缓冲器,通过设置电阻器,我可以获得-4V 到4V 的差分输出。 为了保护 ADC 输入,我添加了肖特基二极管型号 BAT42。 我以图表方式说明了这一点,并将其附在这里,供你们参考。 我认为这样,我不需要调节-5V 至-1V,而是省去另一个放大器的使用。 如果这还可以,请提出建议。

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    您好 Mohd,

    是的,添加二极管将提供额外的保护。  将二极管直接连接到放大器输出,这将在故障中将最大负电压限制在-0.6V 左右。  12欧姆系列电阻器会将电流限制在更合理的水平。  由于您使用的是+/-5V 电源,最大正极电源摆动不会超过 ADC ABS 最大输入电压,并且您只需要一个从输出到接地的二极管夹,以保护负输出电压波动到5V 电源轨。

    当使用+/-5V 电源操作 THS4131时,输出电压通常可以旋转+/-4V,但最小值将低至+/-3.6V。  当使用 VCM=2.048V 的共模电源操作时,满足该技术指标的最大差动电压为+/-3V。  但是,典型部件的工作电压最高可达+/-4V。  您需要确定设计中的典型操作是否可以接受。  大多数部件都可以工作, 但有些部件无法完全达到+/-4V 输出。

    此致,
    基思