[参考译文] ADS1220：ADS1220：模拟电源的测量变化

Clive、您好！

欢迎访问该论坛、感谢您查看 ADS1220。  相对于电源电压、测量值会有一些下降。  在数据表中、这被指定为 PSRR。  至于您的图表和说明、我不确定我是否完全遵循您的描述。  查看原理图、所有寄存器设置 和原始数据会有所帮助。  了解称重传感器的灵敏度、重量限制 以及是否提供任何负载也会有所帮助。

此致、

Bob B

尊敬的 Bob：

非常感谢快速响应。

是的、我在发布后意识到、我只提供了一半的故事。 该原理图与数据表中给出的电阻式电桥测量示例基本相同(第9.2.3节)。 主要区别在于、我在参考 P1上有一阶滤波 器(与 RF2和 Ccm2匹配)、激励和模拟电源来自电池电压。

寄存器设置为：

reg0 - 0x3E

reg1 - 0x94

reg2 - 0x88

reg3 - 0x00

亮点在于、它在 PGA 设置为128的情况下以660Hz 连续模式运行。

显示的值是将原始数据直接转换为毫伏/伏(原始数据除以1073741.824)。 在图表中、我将在每个施加的端子电压值上取平均值、采样值超过几百个。

该信号由设置为-2.5mV/V 的称重传感器仿真器提供、因此不会改变。 在此配置中、ADC 的最大输入灵敏度为+/- 7.8mV/V

我一直考虑电源上的噪声纹波、而不是电源电压的绝对值、而是 PSRR。 我原本希望随着 SNR 降低、端子电压发生变化时噪声水平会略有增加、但我不希望平均值发生变化。 尤其是因为它是一个比率度量测量。

我将使用 PSRR 来遍历一些数字、并查看它们的位置。 如果您有任何建议、请告诉我。

Clive、您好！

感谢您提供相关信息。  我仍然不确定 您是如何实际应用计算的。  考虑 系统相对于原始代码输出的性能总是很容易。   计算出的输出可能会对实际发生的情况有所误导。  

通常、您会考虑相对于交流抑制的电源抑制。  直流变化本质上是一个非常慢的交流信号、其中仅考虑一半的周期。  几  年前、我在不太一样的设置下研究了直流代码转换。  基本上、存在许多问题。  当您更改 AVDD 电压时、PGA 的失调电压误差和 增益误差将略有变化。  ADS1220数据表(图5和6)中有几个增益误差图、显示了温度和2个不同电源电压下的增益误差。  由于 PGA 与模拟电源直接相关、因此比例式测量不会影响 PGA 性能。

我还使用 与您的 ADS1220EVM 配置类似的设置运行了一些其他测试。  遗憾的是、微控制器的电平转换器不会让我低于2.8V。  在我之前的测试中、我没有考虑到噪声对测量的影响。  在我之前的测试中、我在调整 AVDD 时使用了恒定基准电压。  我还使用增益1。  在 这些测试中、我没有看到噪声对测量的影响。

对于 ADS1220、短路输入测试为 ADC 提供了最佳的噪声情形。  这是转换所固有的、与电源电压几乎没有关系。  在数据表中、我们使用3.3V 的模拟电源来指定噪声。   使用称重传感器仿真器时、我能够实现噪声的数据表性能。  如果噪声保持大致相同、但基准值降低、则实际噪声代码数量将会增加。  根据采集期间的噪声分布、即使测量是比例式的、也可能会发生漂移。

另一个可能导致轻微误差的因素是低侧开关。  电阻很低、但随着 AVDD 的降低、电阻会略微增加。

计算结果时、您是否首先校准 ADS1220并考虑了偏移和增益误差？  您使用什么 AVDD 电源电压作为计算标准？  在我的测量结果中、3.46V AVDD 和2.86V 代码268720的平均代码值(512个样本)为2687696。  在两个电源电压之间、我看到 代码差异、这完全在噪声级别内。

此致、

Bob B

Clive、您好！

也许我在之前的解释中不清楚。  代码差异的结果基于512个样本的平均值。  噪声实际上非常高、因此、如果您采用任何单独的点、您可能会看到数百个代码在下一个点发生变化。  查看 ADS1220数据表中的表5。  表中的值基于短接输入、其中基准值的影响很小。  这些数字是最佳情况编号。  请注意、在660sps 时、峰间噪声为2.93uV、在90sps 时、峰间噪声为690nV。  3.3V 基准的单个代码每个代码的值约为3.1nV。  但是、2.4V 的1个代码的值将大约为2.2nV。

根据您的数据、不清楚平均值与您看到的代码移位量之间的关系。  ADS1220的较低数据速率与平均值计算具有相似的影响。  Δ-Σ 转换 器是一款过采样器件、可将量化噪声推入更高的频率、然后通过抽取来滤除噪声、类似于低通滤波器。   带宽越高、噪声越高。

  3.3V 基准和2.93uVpp 噪声的代码扩展 将是953个编码(660sps)、并且90sps 的噪声代码将为224个。  在2.4V 基准电压下、由于基准值减小 、LSB 尺寸减小、代码扩展将增加。  代码扩展现在将分别为1310代码和308代码。  使用高斯噪声时、代码偏移可能与平均值相当大。  通过比例式测量、平均值代码应在整个电源范围内保持相对接近、但实际值可能会偏离3.3V 时的平均值+/- 476个代码、2.4V 时高达+/- 655个代码。  这些结果基于短路输入、不会反映由 EMI/RFI 或电力线周期噪声引起的任何额外噪声。

我建议获取大量数据来确定每个电源电压设置的平均值、然后计算从平均值到一个电压设置的偏移量。

此致、

Bob B

尊敬的 Bob：

我想我需要回到数据的开头。 我已将系统设置为以2Hz 的频率输出数据。 在连续转换模式下、ADC 以每秒90个样本的速度运行时、每个数据点都被采集。 该微控制器正在控制 ADC 、并在16个 ADC 读数之间求平均值并传输这些读数。 在采集16个样本后、ADC 被置于停止模式、直到传输周期结束。  我的监控软件正在收集此数据、并从测量中计算平均位和无噪声位。

我收集了以下两组数据、其中平均了30秒的数据(60个数据点)。 从电路板传输的数据在50个 ADC 计数内无噪声。 这实际上是960个样本每秒90个样本中的平均值。

2.5mV/V 时、I 获得：

在2.5mV/V 时、I 获得：

在2.6伏左右的数据中、似乎有一个非常奇怪的特性。 我已经尝试了我能想到的一切、尝试将其删除、但没有成功。 我真的很困惑、为什么该功能因 ADC 的输入而异。 我本来以为这样的神器会是一样的，无论输入是什么。

Clive、您好！

当您说 ADC 处于"停止模式"时、是否发出 POWERDOWN 命令？  如果是、则在重新启动时模拟稳定可能会出现一些问题。  我还注意到、原理图中 的 AVDD 和 DVDD 之间有一个铁氧体。  铁氧体中有足够的电感、可在上电时使 ADS1220达到所需的电流。  如果您想在 DVDD 和 AVDD 电源输入之间添加一些滤波、我建议将铁氧体替换为1至10欧姆范围内的小电阻值、以便与电容器 C6和 C7配合使用、充当低通滤波器。

随着模拟电压的变化、PGA/调制器可能会有一些偏移漂移。  您可以使用内部对(AVDD-AVSS)/2短路作为多路复用器选择来检查此情况、并查看此偏移是否随电压变化。

为了让我自己检查这一点、我必须修改电路板以以以正确的方式提供电源、以免影响电平转换器。  我会尽快处理这个问题、但可能需要一两天的时间。

此致、

Bob B

尊敬的 Bob：

好极了。 我很高兴能够解释这一点，并有办法加以解决。 我仍然没有决定如何在固件中高效地对其进行编码、但我昨天进行了一些测试、在整个电源范围内、它使我的电压降至0.2uV/V 以内。 这足以满足我的目的。

我是否可以建议、如果您不使用固定模拟 VDD 电源、可能需要在数据表中添加一个概述偏移测量的部分、也许还可以添加 OPA314数据表中概述的信息。

我认为还有另一个具有电源电压的线性元件、如果我实现该电压、我将使我降低到0.05uV/V

非常感谢你的帮助。

Clive。

Clive、您好！

这尤其不会对您有所帮助、因为您使用的是多路复用器输入、 但我的一位同事向我建议、也可以通过多路复用器交换输入以反转输入极性(AINP 和 AINN)、 从而通过对这两个结果求平均值来实现偏移斩波、从而消除偏移。  这可能对读取此线程的人有所帮助、因为该线程可能会使用输入组合、在该组合中、他们可以通过多路复用器交换输入。  

此致、

Bob B