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[参考译文] ADS122U04:通道串扰/电荷注入

Guru**** 2526700 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS122U04, 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/874783/ads122u04-channel-crosstalk-charge-injection

器件型号:ADS122U04
主题中讨论的其他器件: ADS124S08

尊敬的 TI 团队:

我对 ADS122u04有一些疑问。

我将在单极配置下使用此 IC。 模拟电源电压为5.3V (±1%)、数字电源电压为3.3V (±1%)。 所有模拟输入信号都是以 AVSS 为基准的单端信号。
ADC 配置为 Turbo 模式和 单次转换模式。 内部多路复用器在每个通道上手动扫描。 在采集一个样本后、多路复用器切换到下一个通道。
为了利用模拟输入的整个绝对输入电压范围、我禁用了 PGA、并且仅使用增益1、2和4。
配置:

在我的应用中、输入端的模拟电压范围为1mV 至5、002V。 我在输入端使用1kOhm 和100nF 的 RC 滤波器。

根据数据表、在 Turbo 模式下禁用 PGA 时、模拟输入的绝对输入电流为±10nA。 这会导致滤波电阻器上的压降±10µV μ V。

很n´t、我的应用中的情况就是1 μ A。 我在该电阻器上观察到压降、压降取决于上一周期采样的引脚电压电平。 ´m、我倾向于认为通过多路复用器存在大量电荷注入/串扰。 n´t、我在数据表中找不到有关多路复用器时序/电荷注入的任何信息。

为了进一步验证这一论点、我用0欧姆跳线替换了1k 欧姆电阻器、并直接将 ADC 输入馈入运算放大器输出。 ADC 现在测量预测的电压。 低阻抗驱动源似乎在大多数情况下都能解决问题。

I´ve 设置一个电路来验证多路复用器功能、如下所示:

I´ve 将直流电压源连接到器件的 AIN1引脚。 AIN2负载有一个1MEG 电阻接地、并与一个100pF 电容器并联。 I´ve 将1:1示波器探针从 AIN2接地。 探针将额外的14pF 和1MEG 加载到接地端。 一旦多路复用器开始开关、示波器在 AIN2上显示非常大的尖峰。 尖峰的振幅取决于引脚 AIN1上的直流电平。

导致此问题的原因是什么? 除了低阻抗驱动源之外、建议采用哪种权变措施? 这种影响是否也取决于器件温度?

在本论坛中进行研究后、我发现 Ben Benjamin 的一篇文章讨论了 ADC 的动态范围。

e2e.ti.com/.../793376

他说,引述:“另一个考虑因素是 ADS122U04 被视为直流型传感器器件,因为其主要目的是测量接近直流电平的信号。”

我在我的应用中使用自动校准功能、该功能在目标信号和已知基准源之间切换。 这会在 ADC 输入端产生~105Hz 方波信号。 在这种情况下、电压可以从0、614V 摆动到4、8V。 这是否仍被视为直流电平? 我在n´t 表中找不到有关模拟前端带宽的任何信息、仅找到有关数字滤波器带宽的信息。 内部前端电路是否足够快、能够在上述应用中提供精确的读数?

数据表中说明了有关数字滤波器的以下信息:

“该器件使用线性相位有限脉冲响应(FIR)数字滤波器,对来自调制器的数字数据流执行滤波和抽取”

数字滤波器是否接收任何通道信息、或者它是否过滤多个多路复用通道的产品?

提前感谢您!

此致

Lukas

  • 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。

    很遗憾、我的上述帖子中缺少一些图片。

    我´ve 了它们。

    ADC 配置:

    用于验证多路复用器功能的电路:

    引脚 AIN2上的尖峰:

  • 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。

    尊敬的 Lukas:

    欢迎来到 E2E 论坛!  在您的初始测试中、您看到了电荷注入和模拟稳定的组合。  在许多应用中、将启用 PGA、这会向源添加高阻抗输入。  但是、对于单端测量、必须绕过 PGA。  输入现在成为开关电容器输入、电容器值随着增益的增加而变化。  这意味着输入电容器值随施加的增益而变化。

    有一个预充电缓冲器电路、有助于限制输入端电荷移动的影响、但它不会消除它。  使用 Turbo 模式会使效果变差、因为调制器的采样是正常模式的两倍。  在前面放置一个 RC 滤波器将增加一个额外的模拟稳定延迟、因为这将需要一段时间才能使通路稳定。  一旦稳定、您就会在平均电流方面看到与 ADS122U04数据表中所示的典型响应图更类似的结果。  我怀疑在使用 Turbo 模式时、使用大于3.3V 的模拟电压时、电流会略高、但我没有具体的数据来验证这种假设。

    多路复用器在制造之前会发生中断、但由于输入是开关电容器、因此输入电容器上已经存在的电荷将需要一段时间才能实现均衡。  对于调制器/数字滤波器、器件的输入进行过采样(Turbo 模式下为512kHz)并转换为 Δ-Σ 调制器位流。  这个 D-S 调制器基本上接受量化噪声并将其推至更高的频率。  数字滤波器接收调制器位流并通过低通滤波器传递数据。  当多路复用器被切换时、数字滤波器在转换开始时被复位。  然而、在模拟稳定完成前、输入电容器上的任何剩余电荷将成为下一次转换的一部分。

    2ksps 的带宽如图56中最后一个图形的第26页所示。  您将注意到、即使调制器采样是在512kHz 频率下进行的、低通滤波器响应在本质上有点像这样、此时滚降具有弹跳球效应。  在表12中、各种器件数据速率对应的带宽为-3dB。  在2ksps Turbo 模式下、截止频率通常为967.6Hz。  105Hz 将很好地位于该区域内、因此应可测量。  但是、由于 PGA 旁路模式下的趋稳性质、当绘制输出转换数据时、输入方波可能看起来稍有不同。

    我们的一些后续器件、例如 ADS124S08、具有内置的可编程延迟、这会在多路复用器开关之后增加一段时间、从而导致转换周期开始。  遗憾的是、ADS122U04没有此功能。  可能的权变措施是在多路复用器更改后丢弃样本。  另一种选择是切换多路复用器、然后让微系统等待预定的时间、然后发送 START/SYNC 命令以重启转换。  您还可以使用输入滤波器值来缩短模拟稳定时间、并且仍然具有足够的抗混叠滤波器。

    此致、

    Bob B