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[参考译文] ADS124S08：ADS124S08设计评论

admin
Guru**** 2580125 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS124S08, ADS124S08EVM

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/781273/ads124s08-ads124s08-design-review

器件型号：ADS124S08

大家好、我将使用 ADS124S08来测量3个三线 RTD。 如果您能查看我的设计、我会很高兴。 我将根据下图连接 RTD。

以下是我的设计参数：

- AVDD 4.096V、AVSS 0V、IEX=1mA、RTDmax = 153.58、Vref = 2.48V

增益= Vref /(RTDmax * IEX)= 16.28 -> 16

Vcm = Vref +(RTDmax * IEX/2)= 2.58V

AVSS + 0.1 + RTDmax * IEX * G / 2 < VCM < AVDD - 0.1 - RTDmax * IEX * G / 2

1.33V < VCM < 2.77V -> VCM 正常！

依从电压为：AVDD - 0.6V = 2.7V

RTDmax * IEX + Vref = 2.63V < 2.7V ->好的！

满量程利用率：N = 100 / Vref *(RTDmax * IEX)*增益= 99.08%

我的设计是否正确、或者您是否看到任何改进建议？ 我是否必须检查设计是否也适用于 RTDmin？ 如果我选择 Vref = 2.5V、我的电路中是否不需要基准电阻器、因为我可以使用内部基准？

如何设计输入滤波器？

此致

西里尔

  • 0
    TI__Guru**** 2580125 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、Cyrill、

    欢迎访问 E2E 论坛。  您可以在 TI 应用手册《RTD 测量基本指南》中找到一些有用的信息：

    www.ti.com/.../sbaa275.pdf

    在2.10节中是您的基本电路。  看起来设计相似、计算正确。  第1.4节解释了比例式测量以及使用基准电阻器基准而非 ADS124S08内部基准的原因。

    输入滤波的主要用途是抗混叠。  ADS124S08数据表的第87页的第10.1.2节提供了相关信息。  您还可以在以下同样适用于 ADS124S08的应用手册中找到有关滤波的其他信息。

    http://www.ti.com/lit/an/sbaa201/sbaa201.pdf

    此致、

    Bob B

  • 0
    TI__Guru**** 2580125 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：

    感谢您的回答。 如今、要求刚刚发生了变化。 我需要能够将两线制 RTD 和三线制 RTD 连接到同一 PCB。 sbaa180b 的第2章规定、不应使用滤波器进行2线 RTD 测量。"为了实现比例式方法的最佳性能、请勿向信号路径或参考路径添加滤波电容。 但是、在文档 sbaa275 2.1章中、您可以看到一个带有滤波器的原理图。 如果有时连接了2线 RTD、有时连接了3线 RTD、是否甚至可以使用通用输入滤波器？ 我不应该提供输入滤波器吗？

    此致、

    西里尔

  • 0
    TI__Guru**** 2580125 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、Cyrill、

    我们会随着时间的增加而学习内容、并检查应用手册的日期、您通常会发现最新的应用手册是最适合使用的。  比例式测量的关键考虑因素是尽可能保持比率。  如果滤波器相对于模拟输入和基准输入的匹配度不高、则添加滤波会干扰该比率。  如果我们考虑模拟 ADC 输入和基准共用的噪声、理想情况下、该噪声应予以消除。  如果滤波器不匹配、ADC 输入端的噪声可能与基准输入端的噪声不同、而基准输入端的噪声现在成为测量中的噪声。

    完全没有输入滤波功能似乎可以解决任何不匹配的可能性、但这会带来许多其他问题、例如 EMI/RFI 和电源线路周期噪声、这些噪声可能会进入系统并混叠回到测量的通带中。  我还想看看另一个也适用于 ADS124S08的应用手册：

    http://www.ti.com/lit/an/sbaa201/sbaa201.pdf

    上述应用手册讨论了使用比例式测量时的滤波器设计注意事项。  通过查看 ADS124S08EVM 用户指南中的原理图、您可以看到2线、3线、4线 RTD 输入配置的一个示例。  详细说明从第20页的第5.1.1.1节开始。  这使用高侧基准而不是低侧基准。  对于多个 RTD、使用低侧基准配置可能更容易。  您可能需要使用跳线或开关在2线和3线设备之间进行配置。

    http://www.ti.com/lit/ug/sbau272a/sbau272a.pdf

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2580125 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！

    在应用手册 sbaa201中、对共模电压的两个转角频率进行了区分、这是有道理的。

    fcm1 = 1/(2*PI*CCM*(R+Rref))

    fcm2=1/(2*PI*CCM*(R))

    在我看来、这对于基准电压的滤波器尤其重要。 由于本例中的基准电阻非常高、电阻滤波器 R < 10k 时的比率为2.5kOhm。 这会导致两个转角频率之间的明显差异。 这不是问题吗？ 我能否为基准输入使用大于10k 的电阻器？

    在应用手册 sbaa330中、没有对两个转角频率进行区分。 R/Ref 比为5.8、因此 fcm1=608Hz 和 fcm2=713Hz。 我觉得这不是很好？

    我还发现了另一个问题。 对于两线制 RTD、基准电阻仅通过一个电流源的电流。  因此、我必须将电流减半并使三线 RTD 的增益加倍、以便电路具有相同的特性。 因此、我考虑仅使用一个电流源测量三线(请参阅下面的电路)。 但我不确定应用手册 sbaa201的截止频率公式是否也适用于此电路？

    如果是两线制 RTD、我会将 Lead2连接到 AIN3的滤波器输入、并让 AIN2进行闸门。 这应该起作用吗？

    非常感谢、

    西里尔

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    TI__Guru**** 2580125 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、Cyrill、

    当您有大量信息时、会出现问题、这是过度思考系统的倾向。 所有理论都有好的考虑点、但最终您真正想要的是好的结果 匹配不一定意味着确切的值。 这实际上并不可行。 所有组件都有一些与器件相关的容差、并非所有计算值都可用。 目标是接近。

    最重要的滤波器是差分输入滤波器。 共模滤波器可以使用、但不是必需的。 不同应用指南中的讨论讨论讨论了共模电容器(如果使用)的电容值是差分电容器值的1/10。 因此、与差分滤波器相比、共模滤波器具有更高的截止频率。 这里的原理是防止因 R 和 C 值从一个输入到另一个输入的容差问题而导致的不匹配、从而在噪声中产生差分电压。

    ADC 输入上的输入滤波器的主要用途是抗混叠。 如果您在模拟输入上有抗混叠滤波器、那么为了使噪声最低、您希望基准滤波器在响应模拟输入滤波器时保持相似、以便在测量中消除任何残留效应。 为了将其显示为夸张的效果、SBAA201图7显示了在模拟输入上没有输入滤波器、但在基准上有滤波器的图形。 随着电容增大、截止频率降低、测量中的噪声增加。 通过将滤波器从基准切换到模拟输入、您会看到类似的效果。

    在 SBAA330的组件选择和第5点中、讨论了滤波器的组件选择。 在模拟输入滤波器和基准滤波器中、该设计的主差分滤波器截止频率均为330Hz。 共模滤波器会因组件值的不同而有所不同、但正如我之前所说的那样、这些滤波器可能会被完全删除。

    由于差分滤波器处于显性状态、因此让我们向后工作。 假设我们使用 SBAA330中使用的相同截止频率、并对基准滤波器使用330Hz 以及相同的电容值47nF。 基准电阻器的选择值为2.5k 欧姆。 330Hz =1/(2*PI*47nF*(2.5k +2*Rin))。 求解 Rin 时、Rin =(1/(330*2*PI*47nF)- 2.5k)/2 = 3880欧姆。 这不是标准值、因此您需要找到接近的值。 您可以看到、很难获得精确的滤波器匹配、但也不需要大电阻。

    有许多方法可以在2线和3线之间建立连接、您建议的方法可以正常工作。 在3线制情况下、测量值介于 AIN0和 AIN1之间；在2线制情况下、测量值介于 AIN0和 AIN3之间。 但是、请注意、对于每种情况、差分输入的滤波器是不同的。 滤波器的处理方式取决于您是在需要从 AIN2到 AIN3测量进行电压校正的3线制情况下使用单个 IDAC 进行激励、还是在3线制连接中使用2个 IDAC 源(未显示在所发布的图中)。

    此致、
    Bob B
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    TI__Guru**** 2580125 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：

    我现在对3线 RTD 使用两个 IDAC。 因此、我将电流从1mA 降低到0.5mA、并将增益加倍至32。 这样、电路的工作方式应与2线 RTD 完全相同。 可以在下面看到该电路。 如果是2线 RTD，我在端子 AIN2和 REFP0的输入滤波器之间建立连接，并禁用 IDAC2 (请参阅 RTD1示例)。



    差分电压的截止频率约为230Hz。  因此、在大约20kHz 时、我应该具有-40dB 衰减。 我的采样率将<= 20SPS。


    输入：我选择 C_DIFF=68nF、C_cm=4.7nF、Rin=5.1k Ω

    f_diff =1/(2*pi*68nF*(2*5100+158))=227Hz

    f_cm = 1/(2 * pi*4.7nF*(5100+158+2490))= 4.37kHz

    输出：我选择 C_DIFF=68nF、C_cm=4.7nF、RIN=3.9k Ω

    f_diff = 1/(2 * pi*68nF*(2 * 3900+2490))= 227.5Hz

    f_cm = 1/(2*pi*4.7nF*(3900+2490))= 5.3kHz (f_cm2=8.68kHz)


    作为滤波器组件、我选择容差为1%的电阻器、容差为5%的陶瓷电容器和 NP0电介质。 在 IDAC 连接器上(AIN0、AIN3、...) 我安装 了一个肖特基二极管 以提供保护。

    此致

    西里尔

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    TI__Guru**** 2580125 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、Cyrill、

    这是正确的概念。  在您的系统中、您需要能够将2线 RTD 连接到3线输入。  因此、在您的最终原理图中、您需要确保您有一种连接方式、以便2线连接到基准电阻器、从而为电流流动完成电路。  一种简单的方法是使用跳线。

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2580125 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：

    是的、当然我忘记了。 非常感谢您的支持。

    此致

    西里尔