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[参考译文] ADS1261:使用 IDAC 进行交流激励

Guru**** 1131400 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1261, ADS124S08
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/1026301/ads1261-ac-excitation-with-idac

器件型号:ADS1261
主题中讨论的其他器件: ADS124S08

您好!

我有一个具有4个有源应变仪元件的典型惠斯通电桥应用。  在我的情况下、我无法使用电压激励、因此必须对电桥使用 IDAC 电流激励(当前使用500uA)。  由于具有额外的外部 INA 增益级、我希望应用交流激励来消除此偏移和漂移。  但是、我没有看到任何将交流激励与内部 IDAC 结合使用的参考设计-是否有任何阻止这种情况的地方?

如果没有、最好能看到数据表中与图97类似的图、其中包含 IDAC 激励。

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    您好、ka88、

    我们有几个交流激励相关资源、我也可以向您指出、但没有一个直接涉及电流激励的资源:

    但是、原则上、该设计应类似于使用4个开关、如 ADS1261数据表中的图97所示。 您可以将 ADS12142的一个集成 IDAC 路由到这两个开关、而不是使用5V 激励电压。 开关控制将由 ADC 内部的驱动电路处理、但您需要考虑电桥输出信号的共模电压(尽管 INA 可能会根据器件的不同对此进行处理。

    我能否问增益级是什么、因为 ADS1261已经包含低噪声 PGA?

    此外、您能否告诉我、您无法在您的情况下使用电压激励的原因? 只是好奇……

    布莱恩

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    您好、Bryan、

    感谢您对使用 IDAC 进行交流激励的反馈。  

    • 由于极高的源电阻、我无法使用电压激励
    • 重新评估外部增益级的优势。  最初、我想最大限度地扩大动态范围、因为我需要在0.2uV - 8uV 之间解决(IDAC = 500uA)-但是我认为没有外部增益级可以在输入噪声性能方面实际击败集成 PGA (假设 PGA 设置为1V/V)、 20SPS)。

    因此、考虑到这一点、坚持使用 IDAC -我计划在电桥底部添加一个电阻器、以满足共模要求。  您是否发现此问题? 假设我使用内部2.5V VREF 且 AVDD = 3.0V、理想的共模设定点是什么?

    此外、IDAC 的合规电压是多少?

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    您好、ka88、

    感谢您提供更多信息。

    对于如此高的传感器阻抗、我想知道您为什么要使用0.5mA? 这意味着、在开始超出 ADC 的输入范围之前、您只能使用10kohm 或更低的电桥。 该系统会是这样吗? 我还想、电压激励更适合高阻抗传感器、因为在这种情况下、由于 ADC 输入电压限制、电流值将非常有限。

    我同意重新评估对外部增益级的需求以最大限度地扩大动态范围、因为这可能会以牺牲噪声性能为代价。 您可以在此处查看我们有关此问题的详细培训内容、特别是涵盖 ADC 噪声的模块: https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs

    您可以使用标称电桥阻抗、预期的电桥阻抗变化和要使用的激励电流来计算输出信号的 VCM 范围。 如果您想提供此信息、我也可以为您进行双重检查。 您还可以使用 ADS1261 Excel 计算器来帮助检查输入信号的 VCM 范围。 请注意、输入必须以伏特为单位、这就是需要电阻和电流的原因。 链接如下: https://www.ti.com/lit/zip/sbac200

    第9页的"电气特性"部分提供了 ADS1261 IDAC 合规范围。 显示为 AVDD - 1.1最大值、或通常为3.9V。

    布莱恩

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    Bryan、

    感谢您的反馈和文档。

    阅读完培训内容-关于基准噪声部分后、您使用 ADS1261的示例使用输入噪声数据表值、其中内部2.5V 基准作为"ADC 噪声"。  是否公平地假设所有 TI 24位 Δ-Σ 数据表都使用输入短路方法来测量输入噪声(从而消除内部 Vref 噪声的影响)?  我要求确保不要将来自内部基准的噪声与来自外部基准的噪声进行双倍计数。

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    如果数据表输入噪声表在输入短路的情况下出现、那么是否应该没有显示内部基准频谱噪声密度的图表、以便我们可以使用相同的方法添加该噪声?

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    您好、ka88、

    我无法肯定地说、每个24位 ADC 都使用输入短路噪声测试、但我可以说这很可能是真的。 由于热噪声在高分辨率 ADC 中占主导地位、这是确定基线/固有噪声是什么的最佳方法。 由于输入短路测试是使用0V 输入信号执行的、因此输出代码中没有基准噪声(它仅是 ADC 噪声)。 因此、如果您考虑使用外部基准、则不会对噪声进行双倍计数。

    我们的一些 ADC 确实在数据表中包含基准噪声信息-请参阅 ADS124S08示例。 但是、我不能认为具有包含频谱密度曲线的集成基准的 ADC、因为它将显示在离散基准的数据表中。 不过、我们将在未来的某些器件中包含这一内容、这是您想要该信息的确切原因。

    布莱恩

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    Bryan、

    明白了、我很高兴数据将出现在未来的器件中、以帮助做出内部基准与外部基准的决策。  就外部基准而言、如果系统使用比例式配置(外部基准同时为电桥和 ADC 基准供电)、可以忽略来自外部基准的输出噪声(即无需包含在噪声分析中)吗? 如果是、则可以选择外部基准参数来优化其他规格-而不是 ENBW 区域中的输出噪声。

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    您好、ka88、

    理论上、在比例式基准配置中、噪声应消除。 在实践中、电路板/元件容差肯定会使这种关系不是完全成比例的。 例如、如果由于组件不匹配/容差、通过输入路径与基准路径对噪声进行的滤波略有不同、则噪声在最终测量中不会完全抵消。 噪声仍将显著降低、但不会为零。 我想说的是、在大多数情况下、噪声仍然微不足道、但我相信有些应用可能需要考虑这一点。 因此、我将由您来确定是否可以在您的系统中忽略这一点。

    我还认为、即使 VIN 和 VREF 之间的关系不是100%比例式的、与分立式基准相比、这通常仍然是一种更低的噪声解决方案。 当然、唯一的缺点是许多系统无法从比例式基准中受益、因为这实际上仅适用于特定的传感器类型。

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    对于交流激励、是否考虑了 MOSFET 栅极驱动信号(用于外部交流 EXC FET)通过 MOSFET 电容耦合到电桥电源中所增加的噪声?  假设电桥由外部基准激励、但栅极驱动 I/O 以 IOVDD/DVDD 为基准、通常不提供低噪声源。

    此外-我是否可以使用电子邮件提交原理图以供审核?

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    您好、ka88、

    布莱恩本周即将结束、 请 延迟他回答您的特定问题、直到下周二。 谢谢。

    此致、

    戴尔

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    您好、ka88、

    您可以通过将鼠标悬停在我的姓名上、然后选择"请求好友"来请求我成为朋友。 然后、您可以开始与我共享原理图的私人消息

    您认为 MOSFET 会增加什么噪声? 如果这是静态噪声、则使用6线(开尔文连接)实施方案应有助于通过比例式测量消除此噪声。

    在 ADS1261上、控制外部开关的 GPIO 信号基于各种原因以 AVDD 而不是 DVDD 为基准。 这些内容在我之前提到的应用手册(SBAA290A)中进行了讨论。 换句话说、它们应该是相当干净的信号。

    布莱恩