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[参考译文] 请帮助选择用于自定义印刷电路板安装搜索线圈(Arduino板)的ADC

Guru**** 1818760 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS131E04, ADS131A04, ADS1256, ADS1262, ADS1220, ADS1292, ADS1257, ADS1291, ADS124S06
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/588997/please-help-with-selection-of-adc-for-custom-pcb-mounted-search-coil-arduino-board

线程中讨论的其他部件:ADS131E04ADS131A04ADS1256ADS1262ADS1220ADS1292ADS1257ADS1291ADS124S06

您好,  

我正在研究一个对携带电流的电线进行远距离磁场感应的项目。  

我们正在尝试检测距离10英尺或更远的通电配电和传输线路。

我们很幸运地使用了市面上出售的磁力计,如MMC3.416万PJ磁阻式3轴I2C磁力计,但我们仍然希望获得比0.5毫克/计数更好的精度。

我们正在使用AWG 44磁线实施一个23 x 13 mm 小型搜索线圈,约500圈(仍需计算)。

我们的目标是将搜索线圈与极高分辨率ADC (>=20位)连接,并成功地观察1-micro-Tesla范围内的正弦磁场。

您是否可以推荐一个已成功满足以下要求的外部ADC?

  • 无50或60Hz抑制。
  • 4个通道
  • 小型SMD封装
  • 24位或更高分辨率
  • 噪音极低
  • 每通道1800 Hz采样率。
  • 易于与ATMEGA328P (I2C或SPI)连接
  • 少于10美元

我们非常感谢您就该项目提出任何其他建议!

JT

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    您好,John:

    欢迎来到我们的论坛,非常感谢您对我们ADC的关注。

    虽然我对您正在处理的应用程序类型没有实际的经验,但我可能会建议一些可能满足您要求的ADC。 根据您的描述,如果您需要同时测量所有四个信号,我不清楚100 %。 如果您这样做,我们也有相应的选择。

    24位4通道同步采样ADC:
    - ADS131E04
    - ADS131A04

    24位,>= 4通道多路复用ADC:
    - ADS1256
    - ADS1262

    此致,
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    您好,Joachim:

    您建议的IC非常大,看起来非常先进,可以进行设置和编程。 我正在寻找一款尺寸小得多的产品,因为这款产品将采用可穿戴设备(26 mm 圆形PCB)

    此外,ADS1256/62还具有50和60 Hz抑制功能。 我是否可以轻松禁用此功能?

    此外,是否还有另一个论坛更适合此主题?

    感谢您的回复!

    John
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    您好,John:

    对于与ADC相关的问题,您应处于正确的论坛。

    问题在于您的要求非常苛刻,需要我们的一些高端ADC。
    ADS1220将是我们最小的24位ADC (3.39QFN) 3.5 mm ,但其数据速率仅高达2kSPS。
    ADS1292可能需要考虑,但随后需要使用外部多路复用器。
    ADS1257是5 mm A QFN中ADS1256的一个版本,但也需要一个外部多路复用器来测量4个信号。

    当您选择输出数据速率<=20SPS时,ADC中的50/60Hz抑制确实是免费的。
    如果您使用较高的数据速率,内部数字滤波器将不会拒绝50/60Hz噪音。 意味着要获得更高的数据速率,如果您想这样说,50/60Hz抑制将被禁用。

    此致,
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    您好,Joachim:

    如果我将要求更改为仅2或1个渠道,您的建议会有什么变化?

    ADS1257对我的应用非常有吸引力! 谢谢!
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    您好,John:

    如果1或2个信道足够,那么我可能会考虑ADS1291或ADS1292 (如果您可以使用更低的每个信道数据速率,则可以使用ADS1220)。
    ADS129x以低功耗提供出色的噪声性能。 在这种功率水平下,它可能是市场上噪音最低的ADC之一。 此外,您可以同时测量两个信号,而无需担心多路复用。

    此致,
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    您好,Joachim:

    我将继续使用ADS1292,因为它符合我的大多数要求。

    接下来的步骤是学习最低组件硬件版本,并查找有效的开源Arduino驱动程序。

    JT
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    您好,John:

    对我来说听起来不错。
    我认为您在为ADS1292找到Arduino驱动器方面不会有太多的运气(至少不是来自TI)。 让我看看我们是否至少有一些示例代码可以与您共享。

    此致,
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    Joachim,

    ADS1257的设置简单得多,但它的最小模拟电源电压为4.75V,而我们的器件则使用Lipo电池组在3.7 - 3V范围内工作。
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    您好,John:

    我不一定会说ADS1257的设置简单得多。 由于ADS1292为心电图应用提供了所有特殊功能,因此乍一看可能会觉得它过于庞大。 您不需要使用其中任何一种。
    ADS1257在设计时并未考虑电池供电应用,而是当时主要使用5V模拟电源的传统工业应用。
    您可以看到的最后一个选项是ADS124S06。

    此致,
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    您好,  

    请查看ADS1292的最低组件版本,如下所示:

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    您好,John:

    我是ADS1292的专家,因此我可以从这里与您合作。 我只看到您需要解决的两个问题:

    1. 您将无法将IN2N连接至接地。 ADS1.2992万的内部PGA的输出限制为AVSS + 200 mV。 PGA是一种全差动放大器,其输出共模电压与输入共模电压相同。 您可以在公式6中的数据表第22页找到定义输入共模范围的公式。 相反,您需要将IN2N偏置为该范围内的某个电压,理想情况下是中模拟电源(AVDD + AVSS)/2。 这可以通过简单的分压器来实现,或者,如果电阻器容差不能为您提供足够的精确度,您可以利用ADS1292的内置运算放大器(称为RLD放大器)。 请告诉我您认为您希望如何做到这一点,我可以为您提供帮助。
    2. 如果未使用,我们建议将GPIO引脚绑定到GND。

    在示例代码方面, 有一种TI设计将ADS1292与MSP430一起使用 ,MSP430包含一些代码,但除非您使用MSP430,否则它可能不有用。 ADS1292使用常规SPI,因此您也许可以利用更通用的SPI库。

    此致,

    Brian Pisani

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    您好,Brian,  

    感谢您的及时回复!

    请忽略in2的连接。 我的第一步是从微搜索线圈成功读取高分辨率数据。 预期的信号范围是 +/- 1x10^-6 V幅度双极正弦。  

    请帮助我对ADS1292进行适当的配置,以便进行测量。  

    下面是有关该应用程序的更多信息:

    • 这是一款佩戴式设备,使用 3.7V Lipo电池供电,因此模拟和数字电源为0至+3.7V。
    • 连接到运行Arduino引导加载程序的ATMEGA328P微控制器。  
    • 我将从数据表和 参考资料中编写SPI驱动程序。  
    • 我正在努力寻找一个'最小的零部件'设计解决方案。  
    • 我将使用Arduino IDE和SPI库。

    我假设我能够使用0到+3.7V的模拟电源测量双极输入。 我是否必须将输入偏移到(AVDD + AVSS)/2?

    我不熟悉RLD放大器,当我在数据表中阅读它时,我真的感到困惑。  

    再次感谢您的帮助! 我们很高兴了解如何使用TI高分辨率ADC,并很高兴能够克服此设计问题,以便我们能够尽快发布产品。

    JT

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    此外,我还有一些问题:
    1) 是否可以在不使用外部振荡器的情况下操作ADS1292? 数据表指出,有一个内部振荡器以512kHz运行,对我来说,SPI运行速度相当慢。 我知道要使用内部振荡器,必须将CLKSEL连接到DVDD。
    2) SPI通信线路是否需要任何上拉/下电阻器?
    3) 要将输入信号(INxN)偏移到(AVDD + AVSS)/2,我们可以使用两个相同值电阻器的分压器。 什么电阻值是避免任何60Hz滤波,同时减少任何泄漏电流的最佳值?
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    您好,Brian,  

    以下是我的修订版布局,GPIO接地,偏移应用于IN1:

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    您好,John:

    如果在后端没有某些数字滤波,则可能很难使用1.8 kHz采样率测量1 UV。如数据表中的表1-5所示,数据转换器可提供2 kSPS的最佳外壳噪声 (接近1.8 kHz,无需更改时钟)为1.9 uVrms (14 uVpp)。

    传感器是什么样子的? 您已经使用分压器偏置输入,但如果有与您相同的差分传感器输出,则可能已经偏置。 使用其中一个带分压器的输入将允许电源的噪音通过输入耦合。 如果传感器已经偏置,则来自电源的任何噪音对两个输入都是通用的,并将被芯片的CMRR抵消。

    我可以回答您提出的问题:
    1.是的,您可以使用内部振荡器。 SPI和其他内部电路独立运行,因此无需担心内部时钟速度,因为它与SPI频率相关(除非它与命令解码时间相关-请参阅第28页上的SCLK部分)。
    2.不是,它们都是推拉式的。
    3.见上文我的答复。 这对于差别投入办法来说可能是不必要的,也不可取的。

    此致,
    Brian
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    Brian,  

    在后端进行过滤? 您是指某种数字过滤吗? 这很有可能。  

    1.8kHz不是绝对必要的,我只想为60Hz正弦信号每周期采样30次。 每个周期10个甚至4个样本就足够好了。

    该传感器只是一个定制的30 mm 空气线圈,大约有1500圈。 当我用44 AWG的磁性线将它缠绕了1.5 HRS时,我没有计数:)。

    我预计3.7V锂离子电池组不会发出任何噪音,因为电路非常高效(低电流消耗)。

    JT

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    您好,John:

    是的,我指的是数字过滤。

    如果我理解正确,则线圈会从磁场中感应电流。 您是否通过负担电阻器将电流转换为电压? 如果是这样,您实际上可以通过片上运算放大器(RLD放大器)输出"敲击"中间的负载电阻,以共模方式偏置传感器。 我画了一张我在想的照片:

    这是否合理? 在此设置中,您可以扩展负载电阻器以提供更大的电压(假设电流恒定)。 使用较大的电压将使您不必担心噪音。

    该电池可能会有一些噪音:-)。 在任何情况下,如果您使用上面绘制的设置,则RLD运算放大器产生的任何噪声都将是共模,因此ADC将会取消。

    此致,

    Brian Pisani

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    Brian,

    我想你们已经回答了我最初的问题,就是验证ADC的硬件设置,了解它的功能,以及输入偏置,感谢你们提供了很好的反馈。

    当线圈中的磁场不断变化时,空气线圈产生感应电压,因此它在我的电路中存在断路(高阻抗)。 我可能会添加某种阻抗匹配,最终尝试从线圈获得最大的电压输出,但我还不是那么远。
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    John,

    如果传感器的输出为电压,则不需要负载电阻器测量信号。 但是,如果您使它们具有较大的价值,您仍然可以包括它们。 这样,您仍然可以将输入偏置为ADS1292提供差分输入电压,ADS1292是噪声性能方面的最佳选择。 保持高电阻将使传感器不必驱动大电流。

    此致,
    Brian Pisani