[参考译文] ADS1220：如何在 ADs1220中获得稳定的20位？

您好 Pranav、

无噪声位的数量可能会因1位或代码(LSB)的值而异。  1位或代码的值由 ADC 的基准电压决定。  分辨特定值的能力取决于系统和 ADC 的噪声。  在图中、您正在进行相对于接地的单端测量、因此在 PGA 禁用和旁路的情况下、增益将限制为1到最大4。

在禁用 PGA 的情况下使用 ADS1220时、您可以通过查看 ADS1220数据表第17页的表3和表4、基本了解器件的噪声以及将噪声解析到特定水平的能力。  最佳分辨率在最低数据速率下出现、因此、如果我们使用20sps 输入表格、我们会看到有2个数字。 括号外的数字是 RMS 值、而括号内的数字是峰间值。  稳定表示无噪声或相对于峰峰值的值。

通过使用内部基准、我们可以看到、20sps 时、使用2.048V 内部基准时无18.22位噪声。  这是因为存在13.43uV 峰峰值噪声、导致一个244nV 代码的值(计算方法请参阅 ADS1220数据表中的第8.5.2节)。  

如果我们使用5V 基准(如原理图中所示)、转换器的噪声仍将约为13.43uV、但一个代码的值将更改为596nV。  随着 LSB 的大小变化、无噪声位数也会变化。  这将成为22.5个噪声代码、即4.49位、从而产生19.5位的无噪声分辨率。  因此转换噪声保持不变、但位数会根据基准增加。

更好的问题是、对于特定的测量范围、测量中需要的无噪声分辨率值是多少？  例如、如果可以应用增益、位数将减小、但单个位的值也会减小、从而提高分辨率。  如果您再次查看表3和增益4、请注意、峰间噪声降至3.91uV、这意味着噪声会降低、从而允许将输入解析为该较小的电压、而不是在增益为1时看到的13.43uV。  表4显示位数从18.22降至18、但1位的值也从244nV 变为6.1nV。  因此位数会减少、但测量分辨率会大幅增加。

还可以通过取平均值来提高分辨率、但与 ADC 噪声相比、外部噪声必须成为主要考虑因素。  噪声表显示了使用短路输入(0V 输入)时的最佳情况分辨率、其中在测量中未检测到基准和电源的噪声。  此外、测量中未看到任何与传感器和输入布线相关的外部噪声。  通常、RFI/EMI 是产生噪声的主要因素、必须妥善处理。  电位计和 ADC 输入之间导线上的任何噪声拾取都将成为测量的一部分。  电线将用作天线、需要额外处理以降低噪声。  一种方法是创建低通滤波器。  您已经显示了一个串联电阻。  要创建低通滤波器、您需要在 ADC 输入端添加一个电容。  我建议先尝试0.1uF 的值作为起点。

最后、您可能会发现、使用一种包含大量导线的方法来构建低噪声原型很困难。  低噪声精密系统需要使用设计良好且具有良好接地层的 PCB 的干净电源。

此致、

Bob B