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[参考译文] ADS1220:使用 ADS1220IRVAT 进行设计

Guru**** 662690 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1220, INA849
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/1082148/ads1220-designing-with-ads1220irvat

部件号:ADS1220
“Thread: TestINA849 (线程:测试,INA849)”中讨论的其它部件

大家好,团队
我们 正在其中一个项目中使用 ADS1220IRVAT。
分析施加到应变仪上的压力时也使用了这种方法。

以下是所使用的设置。

输出电压连接到 ADC 的 AIN1引脚。
REFP0引脚连接到5V 参考电压。
应变仪的激励电压为12伏,光放大器由12伏保护层供电。
在平衡条件下,ADC 的输入电压为2.9V,施加压力时,电压可能高达4V。
当我们打开应变仪的电路时,电压将达到7V。
它会影响 ADC 吗? 我的意思是 ADC 引脚的输入电压过高。




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    Shibin,

    ADC 输入的绝对最大额定值为 AVDD + 0.3V (请参阅数据表中的第5页)。  对于您的应用,我假设 AVDD =5V,因此最大输入电压为5.3V。  超过绝对最大值将损坏设备。  即使电路输出为2.9V,应变计打开(7V)时的输出也会损坏设备。  如果可以将传感器激励降低到5V,这将是理想的选择。  然后,您可以将传感器直接连接到 ADC 输入,并使用 ADC PGA 放大传感器输出。  如果无法实现这一点,我可以推荐一些功放衰减器电路,这些电路将适用于您的应用。

    艺术

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    您好,凯
    感谢你的回复。
    是的,  AVDD 引脚处的电压为5V。  
    我认为我无法降低应变仪的激励电压。 因此,将应变仪直接连接到芯片将是一项自杀任务
    请您向我推荐一些适用于 我的应用的放大器衰减器电路吗?




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    Shibin,

    一种简单的方法是使用仪表放大器(INA)将桥接输出从差动信号转换为单端信号。  然后,INA 的输出被分压器除以,并连接到 ADC 输入。  使用 INA 的一种方法是将增益设置为1和偏移,以便 INA 的输出接近2.5V。  当 ADS1220 具有5V 电源时,2.5V 是最佳的共模输入。  INA 输出处的分压器将使 ADC 输入保持在安全范围内,即使 INA 输出导轨也是如此。  然后,ADS1220 PGA 可用于获取 INA /桥接器输出。  以下示例电路中的分频器采用12伏的 INA 全刻度输出,并将其转换为5伏。  INA 偏移设置为6V,以便分隔器将其降低为2.5V,这是 ADS1220的最佳共模输入。  INA 使用12V 电源 ,将 INA 的共模输入优化为6V (即与网桥共模范围匹配)。  如果您需要额外的收益,我们需要 更好地了解您的桥梁特征。  您可以使用 DIP 适配器 EVM 测试带有 ADS1220EVM的 INA。  有许多不同的 INA 可用于此应用程序。  我建议使用 INA849,因为它具有低噪声和良好的偏移,但任何电源范围大于12V 的 INA 都应该正常工作。  需要考虑的一些因素包括噪音,偏置电压和偏置漂移。  我希望这能有所帮助。

    艺术

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    您好,凯
    感谢你的回复。
    就我们而言,
    桥电阻为350欧姆。
    激励电压为12V。
    当桥接器平衡(无负载)时,每个输出的输出电压与地面的输出电压为6V。
    输出电压为2mV/V,即12V 时为24mV。
    如果我的理解正确,如果 INA 的增益设置为1,则输出电压将为5.976V 至6.024V,因为 Vref 为6V。
    1)。 我的计算是否正确?
    2)。 桥的共模电压接近6V,如何计算  INA 的共模输入? (它是 INA VCC 的一半吗?)。
    3)。 如果 INS 的共模输入与网桥的共模电压不匹配,会发生什么情况?
    4)。 如果可以使用简单的分压器将桥接器的输出扩展到 ADC 的输入电压范围,为什么我不能先使用相同的分压器?然后使用 ADC 的 PGA。 它是否会导致桥接器加载问题?
    5)。 如果网桥未连接,INA 的输出将是什么?也就是说,INA 的输入是浮动的。
    6)。 我认为我需要在 INA 的输出上获得额外的增益,但在 ADC 的输入电压范围内,如 5.976V 至6.024V 可映射到0-5V。 这样的配置是否可行?



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    Shibin,

    1.最简单和最好的方法是将桥接激励设置为5V,直接驱动 ADC 的输入。  桥接传感器通常在特定的激励电压下进行定性和指定,但应在较低的电压下工作。   桥接器包括有源设备(例如放大器)时,这是一个例外。  如果您的电桥只是电阻桥,我强烈建议您研究是否可以使用5V 激励电压。  如果可以,您只需使用内置 PGA 放大差速器桥输出。  

    2. 关于 INA,您需要考虑共模电压和差动电压之间的差异。  桥接器的6V 输出是一个共模信号。  如果桥接器的两个输出均为6V,则差动电压为0V。  INA 将拒绝共模6V 并放大差分信号。

    3. 正确的是,桥接输出将是具有12V 激励的24mV 差分。  此外,对于12V 激励,共模输出为6V。   差分信号将被 INA 放大,共模信号将被拒绝。  如果参考引脚设置为6V,则 INA 的输出范围为6V 至6.024V。 然后,分禾器将其转换为2.5V 至2.51V。  您可以将 ADS1220配置为接受差动电压,并将 INA 输出应用于正极输入,将固定2.5V 应用于负极输入。  这将拒绝 INA 的2.5V 共模,差分将为10mV。  然后,您可以使用 ADS1220内置 PGA 放大差分信号。  这种方法的一个问题是所有不同组件都具有一定的公差,因此 INA 的2.5V 输出和负输入中的2.5V 参考将有错误,不会完全取消。  因此,该差值将产生一个偏移,这将限制增益范围。

    4. 或者,您可以在 INA 中使用 Gain。  如果传感器在平衡时输出0V 差分(即无刺激),在满载情况 下输出24mV,则您可以选择增益和偏移来输出 ADS1220可以使用的单端信号。  例如,INA 可以使用增益300和偏移1V。  这将使 INA 输出范围从1V 到8.23V。  然后,分压器的输出为0.417V 至3.429V。  此信号可应用于单端 ADC 输入。  请记住,桥接传感器通常存在偏移和增益错误,因此平衡输出不会精确为零,全刻度输出不会精确为24mV。  因此,您需要将范围保持在0以下,并超出整个范围,以考虑增益和偏移误差。  这就是为什么输出从0.417V 扩展到3.429V,而不是0伏到5伏。  如果您的传感器有较大的增益和偏移误差规格,您可能需要增加更多的边距。  随附的是显示此电路的 TINA SPICE 文件。  此电路将要求您生成一个1V 偏移(请参阅下图中的分压器和运算放大器)。  同样,请记住,如果使用具有5V 电源的桥接器,所有这些额外的复杂性都可以消除。  以下是平衡输出和全幅输出的图片。

    5.请参阅本文档《桥梁》。  它非常详细,可能对您有帮助:  桥接测量指南

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    下面是 TINA 文件。  注意:该开关用于对非平衡电阻器短路。  因此,当开关关闭时,电桥输出为0mV,当它打开时,它为24mV。

    e2e.ti.com/.../ina-and-ads1220.TSC

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    您好,凯
    感谢您的详细回答