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[参考译文] ADS1256:提高 ADS1256读数的精度

Guru**** 1826070 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1256, OP07, ADS1261, ADS1261EVM
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https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading

器件型号:ADS1256
主题中讨论的其他器件: OP07ADS1261ADS1261EVM

您好!

在我的项目中、我将 ADS1256与 stm32f4系列配合使用、我可以读取 ADC 数据、但输入的值不准确、 因为输入的波动更大、所以如果有人对此有任何想法、请告诉我  

如需更多信息:

具有 stm32f4系列的 ADS1256  

2.差速器  

3、增益32、因此输出电压最大为156.25V

谢谢你  

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    您好、sagar m、

    您能否提供有关您遇到的问题的更多信息?

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢您的回复、实际上我想用 ads1256读取压力传感器数据、现在我可以读取 ADC 值、但我想在 ADC 读数中实现精度、因为我要处理 ads1256、需要毫微伏的变化。

    例如、

    1.现在我想获取微/毫微电压变化 ads1256是否可行?? 因为如果我将电压转换为帕斯卡或 PSI 单元、我需要显示输入压力的微小变化、其压力值是3.5786839 PSI 或  24674.15691887 Pascal、因此在这里、一旦我停止输入压力、意味着值开始下降的幅度很小、因为泄漏很小 因此、在此点、帕斯卡值像小数点之后一样波动很大、第一个数字开始波动。

    因此、我无法控制这里的压力值、因为在软件中、如果 ADC 输出发生任何微小变化、它的计算和转换就会影响 Pascal 中的大变化、因为我们将与大值进行乘法。(1 PSI = 6894.76 Pascal)

    最后、我想、如果我能够读取 ADC 读数极小变化等微小的变化、那么可以显示小数点的第4位或第5位 Pascal 值的变化、希望您能理解我的问题。

    我已经尝试了很多方法来提高精度、例如获取平均值、并且一旦器件加电值从零开始、就像减去偏移值、但我无法实现任何目标。

    请帮助我解决此问题。

    谢谢你。

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    您好、sagar m、

    您有一些问题:

    1. 您使用的输入电压范围是多少? 换句话说、您的传感器的输出电压范围是多少?
    2. 您使用的基准电压是多少?
    3. 您使用的数据速率是多少?
    4. 相对于传感器输出电压、您尝试实现的分辨率是多少? 例如、"我的传感器的输出电压范围为0-5V、我正在尝试实现1uV 的分辨率/精度"
    5. 您是否启用或禁用了 ADS1256缓冲器?
    6. 您是否尝试使用 ADS1256上的 ACAL 功能? 如果是、结果是什么?
    7. 您能给我们发送一份原理图以供审核吗?

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢您的回复、  

    我的传感器输出电压范围(0-103mV)、因此我选择增益32  

    2.5V 基准电压

    数据速率为10SPS

    4、分辨率是24位、我希望它以毫微伏或皮伏为单位、就像我想读取输入中极小的电压变化一样、因为它在我转换时非常有用、可以显示压力值变化。

    5、是的、我通过向状态寄存器写入0x02来启用缓冲器。

    6、不是、我没有尝试解释这方面的更多内容。

    如有任何需要、请告知我。

    谢谢你。

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    您好、sagar m、

    有关原理图的一些注释:

    • 基准电压似乎由开关稳压器和电阻分压器生成。 当噪声和直流性能如此重要时、为何不在此应用中使用精密电压基准?
    • 您可以看到 INA 的增益为100。 您是否还在 ADC 中使用了32增益? 如果是、传感器的实际输出信号是什么(如果您先增大100、然后再增大32、则不能达到100mV)?
    • 系统的噪声将由前端增益级决定、因为它具有较大的增益(100)。 根据 AD620数据表、G=100时的10Hz 噪声典型值为280nVPP。 假设系统中没有其他噪声、这实际上将是您的本底噪声。 这是您可以使用该系统测量的最小信号
    • 您的系统中 OP07有什么意义?
    • 我会在所有电源上包含 LDO、以确保您的系统中不会出现电源噪声
    • 您的电路板上是否有单独的接地平面? 我看到一个铁氧体磁珠连接您的两个接地符号。 分离的接地平面会导致各种问题。 如需更多信息、请参阅高精度实验室内容中的第12节: https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    第二点、您说 INA 增益为100、但由于某些奇怪的值、我没有在这里使用运算放大器和缓冲器、所以我删除了这两个值。

    实际上、我无法验证运算放大器本身、请帮助我验证运算放大器、如果我使用增益为100的运算放大器、那么在软件中 应该使用什么增益。??

    3.请推荐适合我的应用的舒适运算放大器。

    4. op07用作缓冲器。

    谢谢你。

      

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    您好、sagar m、

    感谢您的澄清。

    鉴于噪声要求非常严格、您可能会考虑为此应用使用不同的 ADC。 ADS1261是 ADS1256的下一代版本、是我们的最低噪声 ADC。

    如果您查看 ADS1261数据表、可以看到、与 ADS1256相比、10SPS 和 G=32时的噪声明显降低。 由于集成 PGA、ADS1261还具有缓冲输入、因此您无需像启用 ADS1256那样启用缓冲器

    另外、您似乎使用+/-5V 偏置压力传感器。 ADS1261可支持双极电源、因此您可以将+/-5V 激励电压衰减至+/-2.5V、从而为 ADC 供电。 这还将传感器输出共模电压置于 PGA 共模电压(0V)的中点、从而实现尽可能最宽的输出摆幅。 确保使用清洁电源(LDO)为 ADC 供电。

    我认为该器件将更适合您的应用。 您可以购买 ADS1261EVM、使用此新型 ADC 测试压力传感器性能。

    您还应考虑查看我们有关电阻式电桥测量的应用手册 :https://www.ti.com/lit/sbaa532

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    我希望提高精度、并且不会出现任何 ADC 数据波动、因此我计划在使用 ADS1261时提供您的完整建议。

    请告诉我、我可以使用 ADS1261 ADC 以更高的精度读取压力传感器数据、且不会出现波动。

    2.是否有适用于 ads1261的开发套件??

    3.如果开发套件可用,请告诉我如何实现更高的准确性和无波动性。

    我需要您对 ADS1261 ADC 读数的全面支持、并减少噪声数据读数。

    请告诉我您的反馈。

    谢谢你。

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    您好、sagar m、

    分辨率和精度取决于许多系统参数。 例如、在您的原始设计中、您将仪表放大器(AD620)放置在 ADC 前面、这样放大器噪声将占主导地位。 或者、您的传感器 可能会有很大的噪声、而 ADC 的高性能并不重要。 因此、这不仅是您需要考虑的 ADC、也是整个系统设计。 这是您需要确定的问题、我无法告诉您 ADS1261是更好还是更差。 因此、我建议您获取 ADS1261EVM 并使用您的传感器对其进行测试、以查看您的系统的性能/精度是否合理。 在不进行测试的情况下、无法了解 ADS1261是否会更好或与 ADS1256相同。

    您可以在 以下位置找到并订购 ADS1261EVM:www.ti.com/.../ADS1261EVM

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢您的回复、好的、请查看视频、了解 我的具体需求、

    e2e.ti.com/.../WhatsApp-Video-2022_2D00_11_2D00_01-at-11.27.12-AM.mp4

    在本视频中、我不输入任何压力、因此它就像空闲状态、因此当没有压力时、您可以观察到我得到9.4mV、在本视频中、 它以毫微伏为单位、总 psi 值为0.044 PSI、但该值在第3 位/第4位后发生变化或波动、与我需要 Pascal 改变的方式相同、我需要在 ADC 中获取极小的变化。这是正确的。

    因此、我将尝试使用 ADS1261开发套件进行测试、如果设计中需要进行任何其他更改来抑制噪声、请告知我。

    谢谢你。  

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    您好、sagar m、

    在视频中、左侧显示了电压值。 这些值上的单位为"nvel"、我认为这意味着纳伏-是这样吗? 那么、您测量的是0.00000095 nV? 但在您的上一篇文章中、您说您的测量值为9.4mV、因此现在我感到困惑。

    这些值、例如"0.00000095"应该代表什么电压?

    您是否校准了传感器? 理想情况下、在未施加负载的情况下、输出应为0V。

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢您的回复、  

    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4389407 #4389407">我认为这意味着毫微伏-正确吗? [/报价]

    是的、

    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4389407 #4389407">您的测量值是0.00000095 nV? 但在您的上一篇文章中、您说您的测量值为9.4mV、因此现在我感到困惑。

    不抱歉、它实际上 与视频中的值相同、是0.94mV、因此我已将其转换为毫微伏。

    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4389407 #4389407"]这些值表示什么电压,例如"0.00000095"应表示什么电压?

    其馈入 ADS1256的差分传感器输出、ADC 输出表示为毫微伏。 这很清楚吗??

    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4389407 #4389407">您是否校准了传感器? 理想情况下、在未施加负载的情况下、输出应为0V。

    我正在校准压力值以将毫微电压值转换为 PSI、而不是在这里校准 ADC 输出值它只是与 ADC 原始值的正常电压转换 、但 ADC 值应该为零、正如您所说的、但我得到了一些值、即使存在也是如此 无负载、我是说没有压力。

    这就是 PSI 和 Pascal 即使没有压力也会发生变化的原因。

    我已经尝试过很多次将其设为零、但 ADC 读数仍然会出现一些波动、例如毫微伏、那么有没有解决方案可以解决这个问题。??

    谢谢你。

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    您好、sagar m、

    在某些时候、您需要校准传感器。

    我在上一篇文章 中链接到应用手册:https://www.ti.com/lit/sbaa532

    第5.5节讨论了如何校准秤重、但相同的原理适用于压力传感器。

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    我有点困惑、就像我 浏览过文档一样、我得到了一些类似的信息  

    是否需要设置电路并将传感器的这四根导线连接到 ADC??

    请您深入解释一下吗?

    谢谢你。

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    您好、sagar m、

    应用手册提供了非常详细的信息、我不确定还有什么可以告诉您的是、该文档没有提供。

    我将回顾整个文件,特别是比例式参考的工作原理和最后的例子

    布莱恩

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    好的、Bryan 感谢您提供的信息、我将阅读该文档并告知我更新。

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    您好 Bryan、

    我已经浏览过该文档、有一个小麦石电阻桥用于我的应用中的4根导线、然后正 负输出馈送到 ADC AINP 和 AINN、但我在这里有疑问  

    例如 、我有带销的压差传感器  

    1.接地

    2.传感器输出 负极  

    3.5V

    4传感器输出正极  

    现在、我将这两个传感器输出引脚馈送到了 AD620A 运算放大器、如上一个主题中所述   

    它会导致 ADC。

     DP 传感器看起来像这样、具有4个引脚

     

     我 认为输出来自传感器、它的自差分电压被馈送到运算放大器、然后它进入 ADC。 那么、在这里、我如何使用小麦石桥连接传感器、或者我如何校准我感到困惑的器件。

    请告诉我校准方法。

    谢谢你。

      

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    您好、sagar m、

    两个 ADC (ADS1256或 ADS1261)都直接接受差分输入。 因此、如果您购买 ADS1261EVM、则可以将传感器输出直接连接到 EVM 上的模拟输入。

    像 AD620这样的 INA 具有差分输入和单端输出。 我发送的图将获取该单端输出、并将转换为 ADC 的伪差分输入。 同样、如果只将传感器输出直接应用于 ADC 输入、则无需执行此操作。

    请查看我发送给您的文档的校准部分。 这提供了校准电阻式电桥传感器的分步说明。 正如我之前所说的、我不确定我还能说应用手册没有。 它非常全面。

    布莱恩

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    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4391379 #4391379"]、如果只将传感器输出直接应用于 ADC 输入、则无需执行此操作。[/quot]

    为了实现更高的电压校准、我使用了 AD620A、例如增益32为156.25mV、我需要将其校准到103mV、这就是我使用 AD620A 的原因。  

    你说的是一样的吗???

    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1165324/ads1256-increasing-accuracy-of-ads1256-reading/4391379 #4391379">这提供了有关校准电阻式电桥传感器的分步说明。 正如我之前所说的、[/引述]

    请不要介意我有愚蠢的疑问、比如麦石桥位于传感器内部。?? 或者我需要做一个麦石桥的工作台设置。

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    您好、sagar m、

    坦率地说、如果您对自己的传感器提出这些类型的问题、您可能希望停止设计电路并开始进行更多研究。 这些是非常基本的问题、在您将原理图放在一起之前、应该已经回答了、更不用说构建并开始测试 PCB 了

    您在此项目中尝试实现的目标(压力传感器的 nV 至 PV 分辨率)非常困难。 它需要大量有关不同模拟块工作原理(放大器、ADC 等)、噪声性能计算方法、桥式传感器工作原理以及如何将所有这些部分整合在一起以形成一个正常工作的系统的背景知识。

    我强烈建议您从该项目中后退、并开始尝试找到这些问题的答案。 我为您提供了大量有用的信息供您查看、包括我们的高精度实验室培训材料和各种应用手册。 您还应研究您拥有的传感器、并尝试更好地了解其工作原理。 您还可以联系传感器制造商了解更多信息。

    布莱恩