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[参考译文] ADS1256：ADS1256可测量的最低电压

admin
Guru**** 2538955 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1256, ADS1255

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/906775/ads1256-lowest-voltage-the-ads1256-can-measure

器件型号：ADS1256
主题中讨论的其他器件： ADS1255

您好！

我有一个 ADS1256、我要使用它来测量微伏振幅信号~5uV pk-pk。 根据数据表、当数据速率为2000SPS 且 PGA = 1时、缓冲器关闭时的输入参考噪声(μV μ V、rms)为4.025uV、根据我读取的线程、这是  ADC 可以测量的最小电压。 我对满量程范围的含义也有点困惑。 例如、当它显示 满量程输入电压 VIN (1)(VREF = 2.5V)= ±78.125mV (对于 PGA = 64)时、该范围为0至156.25mV 或2.5V 至2.65625。 因为我的原始小信号(~5uV pk-pk)以0为中心、所以我必须对其进行电平位移、以便 ADS1256能够读取它。 现在的问题是电平位移信号未以2.5V 或78.125mV 为中心。 失调电压会随输入电压的变化而变化。 对于+/-2.5V pk-pk 信号、电平位移信号集中在1.6V  

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    TI__Guru**** 2538955 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、

    正确、ADC 数据表中报告的噪声(请参阅表4)是最小 ADC 代码分辨率。 μVRMS ADC 噪声为4 μ 0.8μV、并且您施加了一个 μ 0.4μV 信号、那么 ADC 当然可以读取此输入、但不一定能够将其与 μ V 信号区分开来。 或者、如果您尝试测量一个16μV 信号和一个16.1μV 信号、ADC 将没有足够的分辨率来确定这些信号是不同的、因此它们将被分成同一个代码库。 您可以参考我们 的高精度实验室培训 、了解有关此主题的更多信息、尤其是模块4.2-4.4

    在您的问题中、有几个不同的概念、包括满量程范围(FSR)、绝对输入范围和共模范围(VCM)。 对于 ADS1256、它们是：

    • FSR =±2*VREF/PGA
    • 绝对输入范围=(AGND-0.1)至 AVDD+0.1)、假设缓冲器=关闭
    • Vcm =与绝对输入范围相同

    请注意、该列表特定于 ADS1255/ADS1256、对于其他 ADC 可能不同。

    在您的示例中、VREF = 2.5且 PGA = 64时的满量程范围为±2*2.5V/64 =±78.125mV、如您所述。 这会设置可应用于 ADC 的 VIN 范围的限制、其中 VIN = AINP - AINN。 如果 AINP = 2.5V、则 AINN 必须在2.5V - 0.078125V 和2.5V + 0.078125V 范围内。 如果您的 VREF 电压和 PGA 增益不同、FSR 也会不同。 但 FSR 始终由该方程决定。

    如果在缓冲器=关闭时使用 AVDD = 5V、则输入信号的绝对值必须>-0.1V 和<5.1V。 这意味着您可以向 AINP 施加0V 电压、向 AINN 施加1V 电压、使 VIN =-1V。 但您无法向 AINP (或 AINN)施加-1V 电压、也无法向 AINN 施加0V 电压、因为 ADS1256无法接受低于 AGND 的电压

    现在、由于 VCM 与 ADS1256上的绝对输入范围相同、这意味着只要满足其他条件(FSR、AIN 范围等)、信号 VCM 就可以在该范围内的任何位置。 考虑到您关于±78.125mV 的问题、输入可能会达到 AINP = 0V 且 AINN =-0.078125V、最高 AINP = 5V 且 AINN = 5.078125V 的极限、因为缓冲器=关闭时、电源余量很小。 但是、电源/输入/VREF 电压的任何变化都可能使这些值超出 ADC 的数据表规格、因此不建议这样做。 这只是为了展示在 ADS1256上具有宽 VCM 范围的情况下可以实现的功能。 如果您有一个以= 1.6V 为中心的±2.5V 信号、这将产生4.1V (最大值)和-0.9V (最小值)的绝对输入电压。 现在您可以看到、这是不允许的。

    我建议查看 ADS1256计算 器、以便您可以使用输入设置来确保它们不违反 ADC 的要求。

    布莱恩

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    TI__Guru**** 2538955 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 Brian、

    感谢您澄清我在输入噪声和最小 ADC 分辨率之间的困惑。 现在、我更好地了解了如何正确设置器件以读取各种电压范围。 对于 AIN 范围、我仍然有点困惑、您刚才提到、使用 ADS1256、我们可以读取 AINP 上低至0V 的电压、AINN 上低至-0.078125V 的电压。 这是仅可使用差分模式实现的、还是仍可使用单端模式实现？  

    如果我有一个以40uV 为中心的80uV pk-pk 信号、这意味着如果我使用10SPS 的数据速率和8的 PGA 增益 (缓冲器关闭)、我可以清楚地看到该信号、而不是使用10SPS 的数据速率和1的 PGA 增益 (缓冲器关闭)。 此外、如果信号 以2.5V 为中心、我是否会获得相同的结果？

    我不太理解如何计算以1.6V 为中心的+/-2.5V 信号的-0.9V (最小值)绝对输入电压。 它不应该是2.5-1.6 = 0.9V (最小值)？

    谢谢

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    TI__Guru**** 2538955 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、用户：

    ADS1256始终执行差分测量、因为 ADC 始终对 AINP 和 AINN 之间的差值进行采样、而不管您选择的输入通道如何。 如果连接到 AINN 的模拟输入为0V、则这是单端测量、但 ADC 始终以差分方式进行采样。 但是、单端测量只能提供一半的可用代码范围、因为可用代码范围从+2*VREF/PGA 扩展到-2*VREF/PGA。 在这种情况下，您最多只能使用0V 至+2*VREF/PGA。

    下面的第一幅图像是在+/-2.5V 信号以1.6V 为中心的情况下、我对 ADC 连接和信号的期望。 如果我做出了任何错误的假设、请告诉我。 VCM 信号以 AGND 为基准、因此这比 AGND 高1.6V、如右侧的图所示。 当信号摆动至-2.5V 时、您将向 ADC 输入施加-0.9V 电压、这是不允许的。

    80μVPP 以40μV 为中心的 Δ Σ 信号意味着您的绝对输入范围将从0V 摆动到80μV 80μVPP Ω、假设您不是指+/-20 Ω。 因此、您处于允许输入范围的最底部、但它仍然有效。 如前所述、ADS1256 VCM 范围非常宽、因此您在这里有很大的灵活性。 但对于许多 ADC、您会尝试确保信号 VCM 接近 ADC VCM、通常为(AVDD-AVSS)/2。

    下面的第二幅图像表示数字化正弦波。 ADC 噪声(分辨率)表示每个"阶梯"的宽度(而非高度)。 因此、它可以有效地确定您可以中断输入信号的段(代码)数量。 您可以想象、分辨率较低的 ADC 会有更宽的"阶梯"、因此产生的数字化信号看起来与正弦波完全不同。 同样、请参阅高精度实验室模块、了解有关此主题的更多信息。

    希望这些可视化效果有助于更清楚地说明这一点。

    布莱恩