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[参考译文] ADS1262:浮信号测量时不需要的电平偏移

Guru**** 2390755 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1262, ADS1263

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/1083247/ads1262-unwanted-level-shift-at-floating-signal-measurement

部件号:ADS1262
“线程: 测试ADS1263”中讨论的其它部件

我需要读取一些在紫外线波长下工作的辐射传感器来进行辐照测量。
每个传感器都通过光电二极管对1千欧电阻器短路来实现,光照所产生的光电流被转换为电阻器上的电位差值; 传感器的灵敏度约为0.5 uV/UW cm^-2,在我的应用中,传感器应产生0至20 mV 之间的信号。

我决定使用 ADS1262有几个原因,其中一个原因是存在大量模拟输入和高灵敏度,因此我开始使用 Arduino 测试转换器,使用一个传感器进行寄存器设置和读数检索。
在这项基本测试中,我正在使用0至5 V DC 的模拟电源和2.5 V 的内部参考,不使用慢速采样率(10 SPS)进行放大
必须测量单极浮动信号后,我使用内部 IC 功能将信号调平到 ADC 输入动态的一半,从而在 AINCOM 引脚上启用 VBIAS,在 ADS126X 数据表中进行解锁。 我的设置示意图如下所示。

现在问题是:我得到了一个读数,正电压偏移约为20 mV。 换档还包括传感器光窗,不依赖于 ADC,因为如果我对 AIN8短路到 AIN9,我获得0 V 的额定读数(除一些噪音的 UV);我还执行了偏移和系统校准。 使用测量 mV 的 Fluke 万用表读取传感器时,我得到的读数大致相同,但没有20 mV 移位。

我无法从这一转变的出现位置中理解。 从我在数据表上看到的情况看,模拟输入的输入阻抗足够高(几个莫赫姆),使得内部 VBIAS 导致的传感器电阻器极化可以忽略不计。

有人可以帮帮我吗?

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    嗨,Filippo,

    您如何测量20mV 偏移量? 这是根据 ADC 输出代码确定的?

    你说这个偏移总是存在的,即使没有来自传感器的输出电压?

    然后,当您将 ADC 输入短接在一起(AIN8和 AIN9)时,偏移将消失-这也是正确的吗?

    我想知道 AINCOM 引脚是否发出一些噪音。 我不确定 VBIAS 电路本身是否噪音很低。 您可以尝试将 REFOUT 引脚从 ADS1262路由到 AIN9,而不是使用 AINCOM。 这应提供相当低的2.5V 噪音源来偏置传感器。

    请告诉我这是否有任何改变,或者我最初的任何假设是不正确的。

    布莱恩

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    您好,布莱恩,

    感谢您的快速回复。

    您的所有问题的答案都是肯定的。

    我刚刚尝试按照你的建议,使用 REFOUT 电压而不是 VBIAS 电压,获得略低,更稳定的约19毫伏偏移,与我原来的帖子中描述的行为相同。

    最终测试:我用1千欧电阻器更换了传感器,偏移量仍然存在。 将电阻器加倍至2千欧,偏移加倍太至约38毫伏。 很明显,我正在测量电阻器的压降。 假设两通道输入阻抗相同,我获得的值约为130千欧。

    我尝试更改输入通道(采用不同的组合),没有任何区别。 此外,还支持 PGA ,但行为保持不变。

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    嗨,Filippo,

    当 PGA 启用时,输入阻抗的顺序为 GΩ Ω,因此您不太可能看到输入电流或电阻隔板是 PGA 阻抗的结果。

    您能否发送原理图和 ADC 寄存器设置,以便我更好地了解系统的物理连接和配置方式?

    布莱恩

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    您好,

    此处是寄存器设置映射(我省略了 GPIO 设置):

    ID         00000011
    功率      00010001
    接口   00000100
    MODE0      01000000
    MODE0      01000000
    Mode1      10000110
    Mode2      00000010
    INPMUX      10001001
    OFCAL0      01001111
    OFCAL1      11111011
    OFCAL2      11111111
    FSCAL0      00000000
    FSCAL1      00000000
    FSCAL2      01000000
    IDACMUX      10111011
    IDACMAG      00000000
    REFMUX      00000000
    TDACP      00000000
    TDACN      00000000

    进行计算时,传感器中流过的电流为20 uA,我认为这可能是传感器检测偏差的问题,但默认情况下它是禁用的,20 uA 与任何允许的设置不匹配。 我注意到 IC 非常热,大约50°C,只需在表面放置一个小水槽,就可以吸收一些热量,不需要的偏移量就会下降... 我猜模拟输入阶段会有一些东西被烧毁,即使很难理解是什么以及为什么。

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    嗨,Filippo,

    在您的寄存器设置中,您会显示 MODE1 = 1000 0110。 最后三位(110b)启用了10Mohm 上拉电阻器。 您的应用程序应禁用此功能。 请关闭此选项,看看情况是否有改善?

    布莱恩

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    您好,

    是的,这种配置只是我最后一次尝试使用该设备;断开传感器偏置电流发生器没有任何变化。

    今天,我收到了一个 ADS1263 (现在很难获得它们),它被我的主板上的1262替换,看起来工作正常,所以我最终得出结论,另一个转换器工作不正常。

    我还有另一个与校准程序相关的问题:使用输入偏压(如我的情况),必须在使用负模拟输入引脚的偏压情况下或不使用负模拟输入引脚的情况下执行系统偏置和全刻度校准?

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    嗨,Filippo,

    执行 ADC 偏移校准时,需要将 ADC 输入短到一起,并测量相应的输出代码。 这将为您提供 ADC 偏移,可从后续测量中删除。 通常,两个 ADC 输入都对中电源短路(ADS1263的 AVDD / 2 = 2.5V),以使绝对输入电压保持在 PGA 输入范围的中心位置。 电平偏移电压输出 AVDD/2,因此这将是“外部”将 ADC 输入短接在一起的好方法(启用电平偏移电压,然后设置 MUXP = MUXN = AINCOM)。 然后,此操作还会在一定程度上校准水平偏移电压。

    ADS1262还有一个偏移校准命令,用于在内部将 PGA 输入短路到一起,因此您也可以用这种方式执行偏移校准。 但当然,校准中不会包括 VBIAS 电压。

    增益误差校准通常通过向 ADC 应用接近全刻度的输入来实现。 假设增益误差是线性的,增益误差校准将查找与理想 ADC 传输函数的偏差。 这将校准 ADC 的增益错误,即不校准外部系统(包括传感器)。 有关系统校准的详细信息,请参阅本文档中的第5.5节 :https://www.ti.com/lit/pdf/sbaa532

    本文档讨论了桥接测量,但校准过程通常适用于大多数系统。

    布莱恩