[参考译文] ADS1261：在多个通道上使用 ADS1261EVM 上的交流激励

您好、Jeremy、

[引用 USER="Jeremy Gillbanks">假设平均值计算得出、这是否意味着 ADC 由于±2.5V 方波而无法在我的配置中工作？ 即、它将始终平均为0V？[/报价]

当使用交流激励模式时、ADC 将在模拟输入(VIN)和基准输入引脚上看到方波；然而、当使用此模式时、ADC 将方波的 Phase1 (+VIN)和相位2 (-VIN)平均为：[+VIN -(-VIN)]/2 = 2VIN/2 = VIN。

因此、交流激励不应将方波信号平均为零。 相反、输入信号中任何不改变极性的部分都会得到平均值(因为这可能是固定的偏移误差)。

注意：上述电路中的基准电压也是开关极性；然而、在 PHASE2期间、ADC 使用"REFN0 - REFP0"作为基准电压。

在您的 SPICE 电路中、我相信当 AIN2为高电平时、ADC 将看到 REFP0 - REFN0 = 4.1V、当 AIN2为低电平时、REFP0 - REFN0 = 0V、因此在第二个激励阶段、不会有有效的基准电压。

[引述 USER="Jeremy Gillbanks">另外、您能否提供有关使用 GPIO 信号的更多背景信息？ 您是否意味着在所需的方波频率下打开/关闭激励信号而不使用 REFP0/REFN0引脚、从而将其用于激励信号？ 我假设 REFP0/REFN0引脚仅在启用交流激励模式时才知道如何改变其极性。[/QUERP]

正确和正确... 如果您需要控制交流激励阶段(例如、如果您需要通过多个通道进行多路复用、同时将激励电压保持在阶段1)、则必须禁用交流激励模式并自行设置 AIN2 GPIO 信号。 以这种方式使用 ADC 时、基准电压将始终视为 REFP0 - REFN0、因此您必须始终在 ADC 上保持正基准电压。

这不是我推荐的使用 ADC 的方法... 我可能希望使用交流激励模式、并使用如上所示的 H 桥配置来提供激励电压。 这样、GPIO 输出电压就不会用作激励源、而激励电压源是固定的且稳定的。

尊敬的 Chris：

感谢您的澄清。 我同意交流激励应该使用5V 电源、但我尝试通过2n7000晶体管使用~ 100µA μ A、由于电流较低、这些晶体管似乎无法正确导通、 因此、我希望通过直接使用交流激励进行比例式测量来解决这一问题、如 图9所示：https://www.analogue.com/media/en/analogue-dialog/volume-34/number-1/articles/transducer-sensor-excitation-and-measurement-techniques.pdf?fbclid=IwAR1TZT1uul2Wl10KWoxEL4AlN23FQcg2k-D-W_HkkF5PCV1UljbkTVJhGkg。

对于交流激励和 ADS1261、这是否意味着未使用的模拟引脚(例如 AIN8或 AIN9)在交流激励期间无法使用、因为无法使用多路复用器？ TI 是否有任何芯片可以在交流模式下在多路复用器上执行这些比例式测量(即使不是 ADS1261)？

此外、对于 ADS1261EVM、当选择双极电源时、我认为低电平为-2.5V、高侧为+2.5V、因此 REFP0和 REFN0上的绝对值应为正。 只是为了澄清、我在这里错过了什么？

您好、Jeremy、

正确、AINx 引脚上的 GPIO 以 AVDD 和 AVSS 电源为基准、因此 HIGH = AVDD、LOW = AVSS。 我在上一篇文章中提供了一个单极5V 模拟电源的示例。 感谢您向我介绍 RTD 原理图、您现在所做的工作对我来说更有意义...
 

ADS1261是我知道的唯一一款为您生成 ACXn 信号的 TI ADC、但由于您只需要一个信号、因此您不能仅使用典型 GPIO 信号(或许可以对其进行缓冲)。 唯一的问题是基准电压的极性...
 

• 如果您使用 REFP0和 REFN0信号并启用交流激励模式、ADC 将自动控制 ACXn 引脚、切换基准极性、并为您计算平均结果。 但是、在 MUX 进入下一个通道之前、您需要等待此过程完成。
  
  
  
• 如果您使用 GPIO 引脚控制激励电压极性、则可以 通过多个通道控制激励电压极性和多路复用器。 但是、对于 ADS1261、您必须使用另一个模拟输入通道单独测量基准电压、因为在这种情况下、您无法向 ADC 施加负基准电压。 您仍然可以按比例测量 RTD、它只是一个多步过程。

• • 注意：ADS1262在这种特定用例中可能更方便、因为它提供了一个寄存器设置、允许您手动翻转基准电压极性。 但是、您仍需要执行两次测量并自行计算平均值。

那么、在您能够进行多路复用之前、交流激励开关极性有什么问题呢？
如果您要测量多个 RTD、您仍然可以实现交流激励并按比例测量所有 RTD、只是交流激励信号需要完成两个激励阶段、然后才能切换 MUX 通道。

对于任何多路复用器的 ADC 应用、信号测量之间始终存在一定的时间延迟。 对多个信号进行精确的实时采样的唯一方法是同步多个 ADC 或使用多通道同步采样 ADC。

谢谢 Chris。

在我的应用中、我可能可以执行第一个 RTD、第二个 RTD、第三个、第四个等、并在交流激励完成后在它们之间执行多路复用器。 我非常渴望继续使用 ADS1261。

只有在交流激励阶段完成后、才能知道您的开关输入的最佳方法是什么？ 我当时在考虑软件延迟、但我想知道是否还有其他方法无法保证正确的时序。

您好、Jeremy、

我建议使用/DRDY 引脚。
您可以将微控制器配置为监控/DRDY 信号并设置下降沿中断、以便您知道 ADC 转换何时完成...  

当使用交流激励和 MUX'ing 时、/DRDY 信号将在切换多路复用器通道(即开始新转换时)后变为高电平。 然后、ADC 将执行两次转换(每个激励阶段一次)、最后将/DRDY 引脚设置为低电平、以指示其已准备好读取平均结果。 此时、您可以读取数据、然后重新配置多路复用器。

注意事项：

• 当您(重新)配置 INPMUX 寄存器(以切换多路复用器通道)时、ADC 将在以连续转换模式运行时停止当前转换(交流激励信号将关闭)、然后切换多路复用器通道、然后重新启动转换过程(交流激励信号将返回到第1阶段)。
  
  
• 当在交流激励模式下切换通道或重新启动新的转换时、由于 ADC 需要完成两次转换并计算平均值、第一个转换结果将被延迟。 您可以将 数据表表表表8中指定的转换延迟时间(2 * t (STDR))加倍、以了解获取第一个转换结果所需的时间。
  
  

谢谢、Chris。

在0.98ms * 2 = 1.96ms 后、转换结果对我来说似乎是最准确的(在7200SPS)(根据表8)。

我用示波器探测了评估模块上的引脚、得到的正是我所期望的：基准引脚上±2V (方形)、AIN 引脚上±1V (方形)。

但是、我发现在等待/DRDY 引脚的下降沿后读取转换寄存器时、我似乎反复在 AIN 引脚上获得0.0或负满量程电压。 根据数据表第97页、REFN0引脚是否需要在 AIN 引脚和 REFP0引脚下方具有电势、在两个 AIN 引脚上方具有电势？

或者是否还有其他可能导致转换错误电压的问题？ 在使用交流激励之前、我能够获得我所期望的直流电压。

感谢您的回复。 我花了太长时间才回到这个项目。

我一直致力于上述工作。 你是对的、Chris。 我打算说图97、其中测量的电势高于或低于基准引脚。 但是、我本来应该再看一下 RTD 应用电路的99号图、看看我被错了。 另一个我被误解的方面是示例脚本的描述、其中 AIN2/3被作为 GPIO 输出。 这些实际上是 GPIO2/3 (即 AIN4/5)引脚、这些引脚被用作输出并被连接用于交流激励源。

我在试验电路板上连接了一个简单电路、并使用万用表验证了其总电阻、如下所示。

其中我预期测量+/- 1.8V 左右。 或至少是 ADC 满量程分辨率的10/16.6。 而是测量了以下值。

ADC 的测量电压是否有任何原因与理论上的预期相差太远？ 我本以为这会使验证交流激励变得相当简单。

您好、Jeremy、

您是否能够共享 ADS1261寄存器设置？

您是否选择了 AIN0/AIN1作为外部基准源？
测量结果看起来是漂移的、这通常表明电路未设置成比例式测量。  

注意：EXC+和 EXC-端子分别连接到 AVDD 和 AVSS、因此我希望 AIN0和 AIN1之间的电压为5V、AIN2和 AIN3之间的差分电压约为3V。 您的万用表是否在这些端子之间测量3V 电压？

尊敬的 Chris：

您之前建议的脚本在设置正确的寄存器设置时具有吸引力。 但遗憾的是、接收到的数据似乎并不正确。

寄存器映射如下所示。 当交流激励关闭时、我会按预期测量 EXC+和 EXC-之间的5V 电压、以及 AIN2和 AIN3之间的3V 电压。

寄存器映射看起来应该是正确的(根据 ADS1261数据表)、因此我不能完全确定我在哪里会出现错误、结果如下所示。

您好、Jeremy、

您当前使用的是哪种原理图？

a)使用 AIN0-AIN3的简化试验电路板测试...

或

b)更大的电阻器堆栈...

在电路 B 中)您有到 AIN4/AIN5的连接、AIN5是在低逻辑电平和高逻辑电平之间切换的 GPIO2和 GPIO3引脚(用于控制外部 H 桥)、因此将电阻器堆栈连接到这些 GPIO 引脚会导致一些奇数读数。

我建议在进行故障排除时尝试禁用交流激励模式(即将 CHOP 寄存器字段设置为正常模式)。 然后、使用 Mode2和 MODE3寄存器配置 GPIO 引脚、使 RTD/电阻器串(静态/直流)由正电压激励、并在该模式下收集数据、以查看是否获得预期的电压读数。 一旦您确信 GPIO 引脚配置正确、就可以返回到尝试在交流激励模式下收集数据...首先、您可能需要使用非常低的采样率(例如 SINC4和2.5SPS) 以提供电路中任何 RC 元件稳定的额外时间。 在这种较低的数据速率下、您还可以使用 DMM 来查看开关时的电压。