[参考译文] 具有 RAM 缓冲器的 ADC

感谢 Leo 的回应。  

我认为 ADC 将非常适合我在 MSP430FR422中的应用。

一个后续问题、您能否为此 SAR ADC 推荐 TI 电流感应放大器和仪表放大器？

我正在测量0至1.0V 和0至500mA 范围内的电源电流和电压。  高 侧单向 电流感应放大器将有一个40 mΩ 的分流电阻器、满量程范围为~40mV。  

我计划使用的电流感应放大器是 TI INA240A2、因为它具有~400kHz 带宽。

此电流感应放大器是否与 MSP430FR422 SAR ADC 兼容？

您能否推荐一款 TI 放大器将0至1.0V 转换为 SAR ADC 的满量程范围？

再次感谢！

Tom

您好、Tom、

另一种选择可能是考虑我们的微控制器中具有集成运算放大器的微控制器、例如：

https://www.ti.com/product/MSP430FR2311

系列参考指南(适用于 FR24x 和 FR23x 器件系列)介绍了支持内部1.5V 基准或外部基准的 ADC 操作：

https://www.ti.com/lit/ug/slau445i/slau445i.pdf

BR、

Leo

你好 Leo -

感谢您的输入。  但是、这些器件系列在可用的 FRAM 中出现故障(<=4KB)、或者我不得不跳转到16 KB/32kB 和32个 GPIO 引脚、并且增加了成本。  

因为我需要电流感应放大器以及电压测量(仪表？) 放大器、并且可以选择将这些器件连接到多个 A/D 通道、因此似乎最好具有分立式外部放大器解决方案的灵活性。

您能否为此推荐合适的 TI 放大器？

谢谢、  

Tom

您好、Tom、

我将把这个主题转移到模拟论坛、以更好地满足您的模拟特定需求-如果您在数字方面有任何其他问题、请随时在此论坛上发表另一篇文章。

BR、

Leo

 您好、Tom、

封闭式是有关仪表放大器选择的链接。  

https://e2e.ti.com/support/amplifiers/f/amplifiers-forum/818894/faq-how-do-instrumentation-amplifiers-inas-fit-into-my-design

如果您能够向我们提供您的电流感应测量要求、我们可以提供详细的帮助。 请向我们提供以下电流感应信息。

电流感应的高侧或低侧。

2.直流共模总线电压、感应电阻值和感应电流电平(交流或直流)。

带宽、增益和 IA 的电源轨要求

如果您有任何疑问、请告知我们。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond -

感谢您的回答。  您的问题的答案：

我 的应用是高侧电流感应。  (我正在将4个不同的电源感应到我们的 SoC 中)

2. 4个电源的直流共模电压(~0.65V、0.8V、 1.8V、3.3V)。  mΩ 每个器件的感应电阻器为40k Ω、电压范围预计为~40mV。

3. 我将以 ADC 的最大速率(200kS/s)进行采样。  我希望带宽支持这一点。  为了获得增益、我希望每个电源都能高效地使用 ADC 的3.3V 范围。  (0.65V 和0.8V：增益为3x)、(1.8V 和3.3V 也许增益仅为1)。

提前感谢、

Tom

您好、Tom、

感谢您提供设计要求。

我还有其他几个问题。

该应用看起来像一个低电压、低电流和更高带宽的高侧电流感应应用。 您希望从应用中获得什么电流精度？ 仪表放大器(IAS)将为您提供非常精确的 I-V 测量、但通常成本也会更高、尤其是您需要如您所述的4个 IAS。  

正负电源很可能由更高电压的电源轨进行调节。 是否可以测量来自较高电压稳压器的输出电流？ 或者您希望测量来自子电源轨的电流。 电流测量运算放大器将由+5Vdc 、双电源电压轨或其他电源轨供电？

BTW 是这些 LDO 稳压器。 我很好奇、除非您切换电感器的电流、否则您为什么要对电流信息进行如此高的采样。 每个电源轨的最大电流是多少？

这是另一个选项。  

使用电流分流监控器(有些具有内置分流电阻器+电流感应放大器)。 因此、它在电流感应设计中将更加紧凑。 电流监控器 IC 产品由我们 的 CSM/CSA 团队提供支持。  

请告诉我们您希望如何继续申请。  

最棒的

Raymond  

您好 Raymond -

请参阅下面的回答。

该应用看起来像一个低电压、低电流和更高带宽的高侧电流感应应用。 您希望从应用中获得什么电流精度？

• µV 分流电阻器电压、我希望分辨率为1k Ω 或更低。  

正负电源很可能由更高电压的电源轨进行调节。 是否可以测量来自较高电压稳压器的输出电流？ 或者您希望测量来自子电源轨的电流。 电流测量运算放大器将由+5Vdc 、双电源电压轨或其他电源轨供电？

• 我需要将每个电源的单独功率测量到我们的 SoC 中。  我不能简单测量上游稳压器、因为我需要从每个电源轨进行单独的组件功率测量。

BTW 是这些 LDO 稳压器。 我很好奇、除非您切换电感器的电流、否则您为什么要对电流信息进行如此高的采样。 每个电源轨的最大电流是多少？

• 我需要高分辨率的原因是、运行的 SoC 大部分功耗都非常低、但具有非常短暂的动态活动突发。  我正在尝试捕获这种短暂突发的清晰图像。  

谢谢、

Tom

您好、Tom、

好的、我使用 INA818仪表放大器(IA)进行了几次高侧电流感应仿真 INA333也适用于低电压应用。 这不是最终的模拟、因为我做了很多假设。 当您向我提供更详细的测量要求后、我可以根据您的要求修改仿真。   

以下是我的一些评论。

1.您可以为 IA 高侧应用使用单电源轨。 您还可以使用非对称电源轨、例如 Vee =-0.65Vdc、Vcc = 5V 或更高。  

INA818是我们拥有的最低 Voffset (Vos) IA 之一。 因此、INA818将具有轻微的直流偏移、但在40m Ω Rsense 分流器上测量1uV 的 Δ 信号不会导致任何问题。 由于您使用的是 MCU、因此您可以 在电流测量之前"归零"测量的 Vos。 减去或移除 Vos 直流偏移后、I 到 V 转换是线性关系(I=0、Vout=0关系)、请参阅下图。  

3.您可以增加 IA 的增益以最大限度地提高 ADC 分辨率。 Vout 信号非常小、除非您具有大电流。 此外、您还可以增大 Rshunt 值。 如果 Isense 电流较低、则 I^2R 损耗最小。  

4.如果受监控的电源稳压器具有高瞬态事件或高浪涌电流、请告诉我这些参数。 我们可能需要保护 IAS。 如果您的负载在本质上很复杂、请告诉我。  

封装是上述图的仿真。 如果您有其他问题、请告诉我。  

e2e.ti.com/.../INA818-high-side-Isense-_2D00_0.65Vcc-03172021.TSC

e2e.ti.com/.../INA818-high-side-Isense-0.8Vcc-03172021.TSC

e2e.ti.com/.../INA818-high-side-Isense-3.3Vcc-03172021.TSC

最棒的

Raymond

您好 Raymond -

非常感谢您花时间运行这些仿真并提出这些建议。  这有助于我了解设计的限制。  我将进一步回顾您的观点。  需要注意的一点是、我无法更改分流电阻器的值、因为它由其他设计注意事项确定。

在 IA 论坛的单独主题中、我建议 IA 至少具有 ADC 采样率的4倍带宽。  由于我以200kS/s 的速率进行采样、这意味着我需要 IA 具有800kHz 或更高的带宽。  因此、建议使用 INA293。  尽管增益不如 INA818 (由电阻器设置)灵活、但带宽为1000kHz 或更高。  对于所有这些测量、我会将理想的最大 IR 压降视为40mV、因此增益为100的 INA293A3似乎接近了满量程范围的最大化。  (实际上、我预计分流器上的最大 IR 压降为~30mV、但 AM 在顶部填充一个位)。

您是否看到任何有关 INA293的问题？

再次感谢！

Tom