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[参考译文] ADS124S08：比例式- A 200kΩ 基准电阻器...？

admin
Guru**** 2589300 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/902363/ads124s08-ratiometric---a-200k-reference-resistor

器件型号：ADS124S08

我一直在对使用 ADS124S08实现热敏电阻进行一些研究。

热敏电阻的℃为162kΩ@ 0℃、至370Ω@ 190。]

我进行了一些数学计算、绘制了结果、如下所示。

10µA、测量0℃～190℃电压降(热敏电阻的电阻)的唯一方法是使用 IDAC 的 Ω 设置(蓝色线)。
(编辑：用于带电流激励的比例式设置)

在0℃时、这将提供略高于1.6V 的 Vth (热敏电阻压降)。 要获得比例式设置、我需要一个 Rref、该 Rref 将为我提供大于1.6V 的 Vref。 最好约2~2.5V @ 10µA。 这意味着200kΩ Ω 电阻器。 我在 DigiKey 上找到了一个200kΩ±0.05%的电阻器、总价格为30美分...

但现在我遇到了问题！ 也就是说、当 AVDD = 3.3V 时、Rref 上的2.0V 压降和热敏电阻上的1.6V 压降是"不可能的"。。。

如果我使用内部基准、现在存在±5% IDAC 精度问题...

对于如何测量此类热敏电阻、是否有好的建议？ 我是否应该查看该热敏电阻的电压激励？ 只需对串联电阻器进行撞击、然后祈祷我的电压线没有噪声？

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    TI__Guru**** 2589300 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 Darren、

    根据测量中的给定限制、您需要 AVDD 等于5V。  如果 AVDD 为3.3V、并且使用 ADS124S08的内部基准电压并激励热敏电阻、则测量结果仍主要为比例式。 如果您同时使用 AVDD 电源作为激励和外部基准、情况也是如此、但根据电源的噪声大小、噪声可能会很大、从而抵消更大范围的任何正影响。

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2589300 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。

    Bob、您好、感谢您的提示。 对于设置、我认为很难切换到 AVDD = 5V、但我看到您的观点...

    我还只是查找并联电阻、看起来我可以将" Rp 和 Rth 两端的压降"保持在足够低的水平、而是使用 PGA、同时还可以更轻松地获得2.5V Vref。。

    并联电阻器是否是一种方法？  

    如果这些问题太新，很抱歉:)

    Darren

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    TI__Guru**** 2589300 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 Darren、

    并联电阻用于线性化热敏电阻输出的传递函数、而不是使用 LUT 或 Steinhart-Hart 方程来计算温度。  一些热敏电阻制造商提供了可用于计算并联电阻的程序。 下面是一个描述计算的链接：

    https://www.edn.com/linearize-thermistors-with-new-formula/

    我不知道最终您将通过使用并联电阻获得多少增益。

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2589300 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。

    Bob、大家好、再次感谢您提供的信息。 (公式很有用)

    下面我总结了具有不同并联电阻的热敏电阻(PT3-51)。 通过添加并联电阻器来"线性化"电阻很有趣...

    基本上、我认为并联电阻器不仅有助于提高线性度、还有助于降低总体"压降"、 或 ADC 在使用 IDAC 时看到的差分输入电压、因为当 V = IR 时、等效电阻较低(R = 1 /((1/R1)+(1/R2)...)、其中 R 下降、V 下降。

    这是我的思考过程：

    如果我将 IDAC 设置为250uA、将 Rref 设置为7.5kΩ Ω、我将获得大约1.88V 的基准电压。

    并联电阻为3.3kΩ Ω(请参阅下图中的红线)时、这可将 Rref 和 Rth/Rp 上的最大总压降保持在2.7V 以下、并为 AVDD = 3.3V 留出足够的余量。

    在此 IDAC 上、我还看到等效电阻在0℃时的压降约为0.81V。

    如果我设置 PGA = 2、则这类似于+1.6V、小于+FS (Vref = 1.88V)、并且处于允许的范围内。

    这℃ADC FSR 约为43%、对于190 μ A 的 ΔT℃、这给我大约0.00004 μ A/代码。

    接下来、从 DS 表1中可以看出、在 DR 为100SPS 时的噪声为5.8µVpp μ V、在 Vref = 1.88V 时、24位 ADS124S08 LSB 约为224nV。

    因此、我可以计算出大约26个"噪声代码"的代码(224nV * 26大约为5.8µVpp μ V)。

    ℃忽略输出代码中的这些"较低"十进制数字、则可以将温度解析为0.0003 μ s。

    ℃其他噪声源的安全系数、我应该能够将温度解析为优于0.1 μ V ...是吗？

    (线性度、增益/℃误差、热敏电阻变化和非理想 LUT 等会与实际温度产生偏移、该偏移可能会在各种条件下漂移/变化、我不考虑 ATM ...但仍希望获得优于1~3 μ V 的性能)

    到目前为止、我的思维过程是否正常？

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    TI__Guru**** 2589300 points
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    您好 Darren、

    我没有完全完成您的所有计算、但您的思考过程是正确的。  不过、我想指出一些计算。  一个是相对于噪声表编号。  您使用的是100sps 的 SINc3滤波器和表1。  如果您要循环使用多路复用器、您可能需要使用低延迟滤波器。  Sinc3滤波器需要3次转换、以便在首次转换时在数字滤波器中实现稳定数据、然后在其后进行100sps 转换。  每次更改多路复用器时、您都必须完成3次转换才能看到转换结果。  如果您使用低延迟滤波器、则转换时间会在多路复用器更改后显著减少。  我建议查看表3以了解低延迟噪声数。  在增益为2且持续100sps 的情况下、峰峰值噪声为10uV。

    我想指出的第二个计算是相对于满量程范围的 LSB 大小。  如果 Vref 等于1.88V、则增益为1时的满量程范围为+/-1.88V、但增益为2时为+/- 1.88V/2。  LSB 大小计算为大约+/-Vref/Gain (2^24)、对于增益为2和1.88V 的 Vref、该值为112nV。  在这种情况下、10uV P2P 噪声的噪声代码约为89个代码(3.32位)。

    当相对于满量程进行计算时、24位用于+/-Vref 范围。  如果您仅考虑正满量程、则该值为23位。 如果您有23位、但三位是噪声、则可测量分辨率会降至20位。  您的总温度分辨率是相对于热敏电阻/Rp 组合的最大电阻值的。 3.3k *2 (增益为2)为6.6k/7.5k 或88%的可用代码。  如果电阻范围完全是线性的、那么可用代码的数量(2^20)乘以88%将为您提供可测量代码。  假设我自己正确地计算了这个值、则总计数将为922746、增益为2。  这将导致每摄氏度0.000038的分辨率、正如我之前所说的、这是指整个范围内的电阻是否为线性的。

    实际上、您处于正确的轨道上。  尽管在计算温度数值时测量值相对于基准电阻器值而不是电压进行比例式测量。

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2589300 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。

    尊敬的 Bob：  

    这确实有助于我在与客户讨论这些主题时加快速度。 谢谢。

    我随附了一个包含一些手算的文档。 如果您能快速浏览一下、看看我是否了解到了这些概念、那将会很好。

    尤其是在底部、关于无噪声位和分辨率。 我将获得0.001℃分辨率。 (这将随 Rref/Rp/Rth 与理想值的变化而变化、因此现在只使用理想值进行基本计算)

    e2e.ti.com/.../ADC_5F00_Thermistor_5F00_Resolution_2800_1_2900_.pdf

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    TI__Guru**** 2589300 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 Darren、

    请记住、代码的值不是以摄氏度或 V 为单位、而是以电阻为单位。  如果电阻是线性的、则可以反向计算所示的近似值。  但是、对于满量程范围、2^17.5的总计数为185、363、 但您将只能看到该范围的88%、这会将0至190摄氏度时的可用计数减少到163、120。 这会在可测量温度范围内将线性电阻的代码值更改为0.00116摄氏度。

    如果存在非线性偏差、则测量值可能会变为与预期值大不相同的值、因此您需要使用真正的电阻值、并且可能需要使用分段计算或查找表来计算温度。

    此致、

    Bob B