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[参考译文] ADS124S08:噪声计算和校准

Guru**** 2595805 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/839988/ads124s08-noise-calculations-and-calibration

器件型号:ADS124S08

各位专家、您好!

我使用 ADS124S08进行 NTC 测量、在进行噪声计算时、我最终得到了一些相当糟糕的结果。 我希望您能帮助我了解实际情况以及如何提高系统分辨率。

我的设计目前采用两线制低侧拓扑、我的主要关注点是基准电阻器所需的精度以及电阻容差和温度漂移对噪声的影响。

ºC 使用0.05%容差的电阻器和10ppm/μ s 系数。 这显示了良好的成本/效益比率。 看起来更高精度的电阻器要贵得多。

关于噪声计算、我将使用参考 slau520a - 3线 RTD 测量系统参考设计中的公式。

 


对于以下计算、我有以下参数:

  • VIN (max)= 0、735V (由 Rref、NTC 和 IDAC 电流计算得出)
  • 增益= 1

我使用等式38-40得到的电阻容差误差为:

  • 增益误差= 0.0498%
  • 增益误差噪声= 367、45uV

我使用公式56-60得到的温度漂移误差为:

  • 温度增量= 65 - 15 = 50ºC μ V
  • 电阻漂移= 0.05%
  • 电阻漂移导致的增益误差= 367、45uV

仅这两个源产生的总噪声等于525、05uV (平方根和)、并使用组件数据表(eq 1)中的有效分辨率公式、得出 ENOB 为11、479

此外、当我的系统需要3、08欧姆时、该 ENOB 可提供5、25欧姆的电阻分辨率。

问题是:

  1. 这些计算是否正确? 最终的 ENOB 和分辨率数字是否正确?  
  2. 如何在不重复使用昂贵的基准电阻器的情况下改善这种情况?
  3. 是否可以在制造过程中进行校准以消除容差误差? 是的、如何才能做到这一点? (需要何种设置、需要何种工具、需要多长时间等。)

此致。

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    您好、Pedro、

    未校准误差通常是一个问题、但让我们备份几个步骤。  您打算使用的基准电阻器的值是多少?  您打算使用的 IDAC 电流值是多少?  您计划使用的 NTC 的价值是什么?

    作为另一个参考点、我建议查看此指导手册电路、该电路在设计上比您参考的电路更接近:

    http://www.ti.com/lit/an/sbaa329/sbaa329.pdf

    对于误差计算、您将使用正确的过程来计算电阻器的增益误差。  如果基准电压为1V、则 ENOB 看起来正确。  但是、电阻分辨率将取决于基准电阻器值。  在这里、了解您使用的值以查看是否有一些改进将会很有帮助。

    在校准方面、最简单的方法是使用两点校准并使用线斜率方法。  一个点 是输入短路以消除系统失调电压、另一个点是施加的电压(例如735mV)以确定增益斜率。  这消除了初始电阻器增益误差。  除非您使用具有更好特性的更昂贵的电阻器、否则您对电阻器的漂移没有太多可做的事情。

    此致、

    Bob B

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    Bob、您好!

    首先、感谢您的快速回答。

    我将确保仔细查看建议的指导手册、我以前从未见过。

    以下是所需的设计数据:

    • 基准电阻= 7500欧姆
    • IDAC 电流值= 100uA
    • NTC 范围为811 Ω@ 55°C 至7352 @-5 °C

    作为一个额外的信息、所需的3欧姆电阻分辨率来自于检测从49.9 °C 到50.0 °C 的变化的需求 通过该电阻、我将获得所需的12.495 ENOB、但我不确定我在这里进行了正确的计算...

    关于两点校准方法、您是否知道这是批量生产中可行的程序? 我的意思是、考虑到执行该操作所需的时间和设置? 实际上、我对行业如何解决这个问题感兴趣、而不会再出现到昂贵的高精度电阻器中。

    此致。

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    您好、Pedro、

    您能告诉我您是如何进行 ENOB 计算的?  在原始帖子中、您将显示 ENOB 11.479、而现在您将显示12.495。  后一个数字是您认为需要获得的3欧姆分辨率吗?

    7500/3 =总共需要2500个计数。 2^12.495 = 5772、分辨率为7500/5772或1.3 Ω。

    当然可以进行校准、但会增加额外的成本。  校准成本与电阻器成本可能相似。  您真正需要考虑的是电阻器值为7500欧姆或更高的成本。  假设您使用10k、容差为0.01%和5ppm 漂移。  这将显著降低增益误差、并且可能不会像您想象的那样昂贵。 每片2.15美元(小量)和0.87美元(1千卷)。  尽管基准值更大、但您仍应看到12.83位 ENOB、从而实现1.37欧姆的分辨率。  可能有一些值介于7.5k 和10k 之间、具有类似的定价、可提高分辨率。

    此致、

    Bob B

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    Bob、您好!

    我将根据 ADS124数据表中的公式(1)计算 ENOB:

    有效分辨率= ln[(2·VREF/增益)/VRMS 噪声]/ln (2)

    根据您提供的示例、我认为我的计算是错误的。

    因此、我将重新执行目标 ENOB 计算:

    Rntc = Rref *输出代码/(2^23 *增益)   

    ^我的增益= 1且输出代码= 1、同时将2^23更改为2 (ENOB-1)、我具有:

    2^(ENOB-1)= Rref / Rntc

    ENOB = 1+ log2 (Rref/Rntc)= 1+ log2 (7500/3) = 12.28

    因此、这会设置我的目标 ENOB、我可以使用上面的有效分辨率公式根据 VRMS 总噪声计算 ENOB。 这有道理吗?

    最后、非常感谢您提出的校准和 Rref 建议。 我想我将考虑使用10k、01% 5ppm 电阻器、并保留两点校准方法作为备份、如果我们将来发现需要提高分辨率的话。

    此致。

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    您好、Pedro、

    您无需从 ENOB 中减去1 (然后将其添加到最终公式中)。  原因是转换器分辨率实际上高于所需结果。  由于测量是比例式的、因此每个代码代表一个基于满量程电阻的电阻值。

    您可以通过将 ENOB 计算中的代码总数除以来查看电阻分辨率。 2^12.28为4973、2^11.28为2487个代码或计数。  有一些舍入误差、但您可以看到、对于3欧姆分辨率、您需要2500个间隔3欧姆才能获得7500。  5000个代码为1.5欧姆。

    此致、

    Bob B

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    Bob、

    非常感谢您的支持。

    这非常有帮助、我们成功地建立了对我们的数字和理解的信心。

    此致。