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[参考译文] ADS1248：软件可配置的 RTD *或* TC 输入

admin
Guru**** 2540610 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1248

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/986421/ads1248-software-configurable-rtd-or-tc-inputs

器件型号：ADS1248

大家好。

我正在为定制工业器件开发温度传感器调节电路(范围0°C 至350°C)。 该器件将获取两个物体的温度、并且我需要允许在 RTD 或热电偶之间作为传感器进行自由选择。 规格为：

  • 两个温度输入；
  • RTD、PT100型、两线制连接；
  • 具有冷端补偿的 J 或 K 热电偶；
  • 两个输入具有相同的传感器：两个 RTD *或*两个 TC。 不允许传感器类型混合。
  • 每个输入每秒读数4次；

我想避免使用外部模拟多路复用器、因此我提出了这个解决方案(原理图中的"NP"表示"不存在")：

问题包括：

  1. 是否有任何问题/是否可以正常工作？   
  2. 对于 TC 传感器：
    1. 可以激活 IEXCx 来检测烧毁/断开的传感器(而不是 IBOR 拉电流和灌电流)？ 这应避免滤波电阻器失衡。
    2. 在*获取新度量之前*，我是否应该断开 IEXCx 多路复用器的连接，或者我是否可以始终保持它打开？
    3. REFPx/REFNx 之所以在这里、是因为 RTD 运行需要它们。 因此、它们不用于执行比例式测量。 根据我的理解、REFPx 会将 TC 结共模电压偏置为正确的 PGA/ADC 操作(IEXC 应该处于活动状态？)、并且 REFPx 和 REFNx 之间的3.32K 电阻器成为电压基准 发生器的虚拟负载。 我是对的吗？ 这可以正常工作吗？
    4. 我将使用两个备用 ADC 输入(用于每个传感器输入)进行两线 PTC 测量(SMD 0805 PT100传感器、靠近输入块端子并进行热耦合)、并通过 REFPx/REFNx 输入进行比例测量。 我应该断开 IEXCx 与 TC 输入的连接、通过内部多路复用器激活 IEXC、设置正确的 PGA 增益并开始转换。 这是否正常？
  3.  对于 RTD 传感器：
    1. 是否有任何使用 REFP1/REFN1和 REFP2/REFN2输入的实点、每个 RTD 传感器一个？ 我觉得使用它们都满足了我的对称感、但 这会增加 RC 滤波的 PCB 空间。 REFP2/REFN2输入的用途是什么？
  4. 是否有适用于双传感器类型(RTD 或 TC)输入调节的参考设计、而不使用外部模拟多路复用器？

该电路部分将在同一电路板中多次复制、并将 FPGA 用作导体、因此 我真的很想第一次正确使用它！

提前感谢您！

谢谢、

Eugenio。

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    TI__Guru**** 2540610 points
    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。

    您好、Eugenio、

    有关该原理图的一些注释

    • 我们通常不建议使用分离的接地平面、而是建议使用一个实心接地平面来连接模拟和数字接地。 您可以在 以下网址了解有关这种情况的更多信息：https://e2e.ti.com/support/data-converters/f/data-converters-forum/755516/faq-pcb-layout-guidelines-and-grounding-recommendations-for-high-resolution-adcs
    • 差分滤波器的截止频率看起来非常低(我计算得出的频率大约为12Hz)。 如果输入端发生阶跃变化、例如断线、ADC 可能需要一些时间来报告这种情况。 您可以尝试减小差分电容器和电阻器的尺寸。
    • 您可以将两个 RTD 连接到相同的公共返回点、即 t1_common 或 t2_common、并移除另一个基准电阻器电路。
    • CLK 引脚似乎未连接、您需要为 ADC 提供时钟源或将此引脚连接到 DGND 以激活内部振荡器
    • 您可能会考虑将 IEXC1和 IEXC2上的0欧姆电阻器更改为实际值、因为这会在发生过压事件时限制流入 ADS1248上这些引脚的任何电流。 您的模拟输入受到 TVS 二极管和限流电阻器(作为滤波器的一部分)的保护、但没有任何措施可以保护 IEXCx 引脚免受外界影响
    • 我不清楚您打算如何偏置 PTC (我认为这应该是 RTD、而不是 PTC、因为您说它是 Pt100)。 对于温度传感器输入#1、如果您使电流流经 AIN2/IEXC 并尝试使用此同一通道进行测量、那么您还可以在测量中看到两个滤波电阻器上的压降。 换句话说、IDAC 路径中还有一个3k 欧姆的电阻、由 AIN2测量。 如果输入端子是热连接的、或者 RTD 可以热连接到两者、则可以将一个 RTD 用于 CJC、而不是两个。 这会释放两个模拟输入、其中一个可用于激励 RTD、类似于主测量通道(连接在滤波电阻器之后)
    • 在不了解特定应用设置的情况下、请记住 IDAC 合规电压。 这在 ADS1248数据表的图41和42中进行了绘制(请注意、这些图中的 AVDD = 5V、而不是3.3V)。 如果 IDAC 引脚上的电压太接近 AVDD、IDAC 电流开始下降、因此这会限制您在 IDAC 路径中可能具有的电阻数量(或您可以使用的 IDAC 电流幅度)

    布莱恩

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    TI__Guru**** 2540610 points
    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。

    Bryan、感谢您的支持！

    在随附的图像中、应该会有您的所有设计更新。 您正了解板载冷端补偿：它将是 SMD PT100传感器、并且可以安排仅使用其中一个传感器。 整洁！

    现在我知道我必须仔细准备好 IDAC 电压合规性规格、并选择合适的电阻器(甚至将模拟电压增加到+5V)。 未显示数字连接、但它们将直接连接到 FPGA 引脚(如建议的那样、使用串联电阻器进行平滑处理)。 在原理图中、电阻器仍为0r、但它们将具有有效值。

    模拟滤波器非常"困难"：我将运行一些测试来测量并适应实际噪声(仍然未知)。  

    如果您认为我的方向正确、请告诉我！

    谢谢、

    Eugenio。

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    TI__Guru**** 2540610 points
    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。

    TI 的 pdf 中包含一个参考设计。 我不记得他们提到了哪个 IC pdf、但它太好了、使用该 pdf 设计了具有多个输入的温度扫描仪。 他们提到了几乎所有组件及其值。

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    您好、Eugenio、

    现在看起来更好。 如您所述、仍有一些问题需要解决(IDAC 合规性、滤波器截止等)、但您已经解决了我上一篇文章中的几条评论。

    由于您将热电偶连接到 T_return、因此当您为 CJC 激发集成式 RTD 时、也会对热电偶产生偏置(偏置电压= IDAC 电流* 3.3k 基准电阻)。 因此、请仔细选择 IDAC 电流、因为您通常希望偏置点为中间电源、例如(AVDD-AVSS)/ 2。

    我还将指出、您需要在热电偶和 CJC 测量之间切换、因为这不是一个同时采样的 ADC、并且每次都要更改基准源(TC =内部 VREF、CJC = REFx0)。 我想您知道这一点、但只是想指出。

    布莱恩

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    测量冷端补偿 RTD 时、我不太了解 TC 上的偏置电压问题。

    考虑这种情况：ADS1248刚刚从输入 AIN1和 AIN2中获得了一个 TC 值、列表中的下一个是 CJC 的 RTD。 我要确定以下步骤：   

    1. 断开 IDAC 与热电偶的连接、禁用 IEXC1输出引脚；
    2. 断开 PGA 与 AIN1和 AIN2的连接(通过内部多路复用器)；
    3. 通过 AIN4将 IDAC 连接到 RTD (通过内部多路复用器)；
    4. 更改 IDAC 值以正确偏置 PGA 输入；
    5. 将 PGA 连接到 AIN6&AIN7  (通过内部 多路复用器)；
    6. 等待一切稳定下来、然后执行采集。

    这是否正常？

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    您好、Eugenio、

    您计划如何偏置 TCS？ 由于 TC 是自供电的、因此它需要偏置电压来确保 TC 电压处于测量它的 ADC 的输入范围内。 通过 IEXC 流经 TC 的电流可能会产生额外的压降、从而干扰 TC 测量。 通常、偏置电压是通过上拉/下拉电阻器(例如您电路中的2Mohm 电阻器)或使用 ADC 上的内部 VBIAS 功能来确定的。 还有其他方法、因此我想了解您是如何实现这一目标的？

    您的 CJC 测量例程看起来正常。 我还会确保更改 VREF 源、因为 TC 测量将使用 ADC 的内部 VREF、而 RTD 测量(外部 RTD 和 CJC RTD)使用 REFx0。

    布莱恩

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    哎呀、你是对的：这将增加由 TC 导线引起的大误差电压。 虽然这些导线相对较短(几十厘米)、但不是由铜制成、因此应具有更高的电阻。 如果是 J 型 TC (铁+实坦铜)、则总杂散电阻在70m Ω/cm (拇指测量)范围内。 实际上有很多！

    因此需要在电路板中提供2Megs 偏置电阻器。 对于 RTD、这将增加额外(小)电流、但由于比例式测量、这不应成为问题。 是这样吗？

    其他选项：我是否可以使用 AIN5 (在原理图中保持未连接状态)、与 IDAC 电流发生器在内部复用(在 TC 测量期间未使用)并直接连接到 T_RETURN 节点？ 如果 IDAC=500uA、则应偏置 T_RETURN  电压、从而偏置 TC 输入。 这可以奏效吗？

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    您好、Eugenio、

    如果您可以将 PU/PD 电阻器输入和输出测量路径、我建议您使用这些电阻器。 如果 RTD 一直连接到电路、则它们绝对会干扰 RTD 测量。 使用 PU/PD 电阻器的好处是可提供持续的开路检测。 但是、如果您的潜在客户非常短、这可能不是问题。

    您可以选择使用 AIN5偏置 TCS、也可以使用 AIN4、因为它已经(通过 CJC RTD)连接到 T_return。 您只需考虑电流流经 CJC RTD 以及基准电阻器。

    但是、如果您没有其他用途用于 AIN5、那么这可能是最佳选择、我同意500uA 会将 TCS 的权利偏置为中间供电。

    如果您有任何其他问题、请告诉我。

    布莱恩

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    TI__Guru**** 2540610 points
    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。

    Brian、您的帮助非常精确、节省了时间！

    我将尝试烘烤一个小型测试板、以验证整体设计。

    谢谢、

    Eugenio。

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    TI__Guru**** 2540610 points
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    听起来不错。

    如果您有任何其他问题、请开始新主题、我们将在此处回答这些问题。 我现在将关闭这个。

    布莱恩