This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] ADS1675:用于最大程度地提高有效位数

Guru**** 1125150 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1675, THS4503, THS4551
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/1175589/ads1675-for-maximising-of-effective-number-of-bits

器件型号:ADS1675
主题中讨论的其他器件:THS4503THS4551

您好、德克萨斯州、

 

我想以距离 ADS1675 400uV 的最小分辨率测量精密电压(跨阻放大器输出电压、10kHz-400kHz)。 我们使用 THS4503 FDA 在 PCB (ADS1675REF 评估板)上实现了随附的原理图;但是、我们无法获得所需的分辨率(我们将获得30mV 的振荡)。 您能否更正并修改下一个 PCB 设计的以下几点、以便使用 ADS1675实现最低本底噪声?

  1. TIA 运算放大器(输出节点上的低通滤波器)的总输出噪声为1uV 至2.5uV。 TIA 的输出在-2.5至0伏的负电压范围内、在各种频率增益下具有10kHz 至400kHz 的稳定频率范围。 如何有效地将 TIA 单端信号与 FDA (THS4503或 THS4551)级联、以保持最大的信号保真度?
  2. 我们是否应该在 TIA 和 FDA 之间使用单位增益反相缓冲器来最大限度地降低本底电平? 是否可以使用 FDA 的 Vocm 对负单端 TIA 输出信号进行电平转换以馈送到单极差分 ADC、即 ADS1675?
  3. 在 FDA 设计中、我们应该进行哪些修改(不以信号失真/损耗、噪声增量为代价)来利用此处的全范围 ADS1675? TIA 输出:-2.5至0伏、VrefADC:3V、AVDD_ADC:5V。
  4. ADS1675数据表指出(“应在模拟输入引脚 AINP 和 AINN 之间直接使用750pF 电容器”),将该电容器放置在 THS4551仿真(已连接)中会导致稳定性问题(负相位裕度,但对其到底是什么没有直观的认识)。 您能否根据上述要求更正设计? THS4551的选择优于 THS4503、可实现更高的精度、精度和最小噪声失真。
  5. 对于一组特定的工作条件(温度、Vcom、Vcc、VSS 等)、FDA 的偏移电压是恒定的(数据表范围、例如 THS4551的最大偏移)? 或者、该失调电压可能会从一个测量值动态变化到另一个测量值?

谢谢、此致、
Deepak

e2e.ti.com/.../THS4551_5F00_Stability_5F00_for_5F00_review.TSC

  • 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。

    Deepak 您好!

    很抱歉我的答复很晚;我已经休假了。

    如果我了解您的信号链、您会看到一个 TIA、后跟一个低通 RC 滤波器、该滤波器随后连接到驱动 ADS1675的 FDA。  

    下面是一种将 TIA 输出电压从-2.5V 转换为0V 的建议信号链方法、该方法可用于将 ADS1675的满量程+/-3V 输入范围。

    2.和3.  THS4551放大器应该提供很好的性能、但是由于它是在单个5V 电源下运行、所以它不能将-2.5V 至0V 输入直接转换为+/-3V 的必要差分输出电压(共模+2.5V)。  将 TIA 输出电压电平转换为正输入范围将满足这些要求。  如下图所示、将 Vocm=2.5V 添加到 TIA 输出、将 TIA 输出转换为0V 至+1.25V。

    使用 THS4503放大器选择750pF 电容器以优化性能。  上述使用 THS4551的建议电路使用22 Ω 输出电阻器和2.2nF 电容器。  此设计将保持稳定、并已证明可在类似的 ADC 上提供良好的性能。

    5、 失调电压在整个输入电压范围内保持稳定。  偏移电压仅会因温度等外部因素和时间推移而变化。  但是、电源电压应进行调节并具有低噪声、因为器件的 PSRR 会将电源电压的变化转换为其他误差。

    对于连接的 THS4551电路、应增加输出电阻以提高稳定性。  此外、80pF 反馈电容器还将减小相位裕度、无需额外补偿。  我建议在 TIA 和 THS4551之间使用输出滤波器和输入滤波器、以提供额外的噪声滤波、而不是反馈电容器。  如果您需要额外的滤波、请按照 THS4551数据表中的图10-11进行操作、以实现良好的滤波器设计。

    此致、
    Keith Nicholas
    精密 ADC 应用

  • 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 Keith

    感谢详细说明。 我有一些后续问题:

    1. 由于器件限制、同相端子不能被拉至正输出电压。 因此、我们唯一可能的选择是将-2.5至0伏电压馈送到 ADC。 在信号链中引入多个器件通常会导致噪声和失真、因此我们希望尽可能减少级数(例如、您在上一次答复中提到的反相运算放大器) 在单端负信号到单极差分输出方面、您是否会推荐任何性能优于 THS4053的替代器件?
    2. 您提到了“ADS1675满量程+/-3V 输入范围”… 从数据表中、我发现该器件是一个范围为0至3V 的单极 ADC。 假设它具有+/-3V 输入范围、那么为什么我们不绕过 FDA 并使用 ADC (AINP=0、AINN =-2.5)直接连接 TIA (-2.5至0)?

    谢谢

    Deepak

  • 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。

    Deepak 您好!

    要使用单级放大器、您需要为 FDA 使用更宽的电源电压放大器、例如 THS4503。  下面是使用 THS4503 (ADS1675数据表中建议的放大器相同)的示例设计。  此电路将输入端的-2.5V 转换为0V、将 ADC 输入端的+/-3V 差分(+2.5V 共模)转换为+/-3V 差分电压。

    请注意、TIA 放大器的输入和偏置电压(V4=-1.25V)都是低阻抗输入(392ohm)、必须由低阻抗源驱动。  如果源阻抗大于几欧姆、则两个差分输入(R2和 R3)都需要由高输入阻抗放大器进行缓冲。

    关于第二个问题、ADC 输入必须始终是相对于 ADC 接地的正电压。  从上图中可以看出、AINN 和 AINP 的范围为1V 至4V、但差异范围为-3V 至+3V。

    VDIFF=+3V、AINN=+1V、AINP=+4V、VDIFF=(AINP-AINN)=(4-1)=+3V

    VDIFF=-3V、AINN=+4V、AINP=+1V、VDIFF=(AINP-AINN)=(1-4)=-3V

    此致、
    Keith