[参考译文] ADS1246：能否使用外部4.096电压基准为 Vref 供电

Robbie


我将按照您在帖子中提问的顺序回答您的问题。

1.是的、ADS1246对基准输入电压有限制、将最大输入限制为 AVDD-1V。 是的、您需要对电源电压具有更严格的容差、这可能很困难。 您可能需要考虑的另一个器件是 ADS1220。 该器件具有两个输入通道、但不受基准输入电压的限制。 实际上、基准输入电压范围一直高达 AVDD+0.1V。

是的、通常您需要最大的可能基准、从而为传感器提供最大的动态范围。

一般而言、我们有2.048和2.5V 基准的噪声表、因为它们是常见电压。

2.我会改用 REF50xx 基准。 如果我正确读取了数据表、REF50xx 的噪声将低于 REF20xx。 噪声将是基准宽带噪声中添加的低频0.1 - 10Hz 噪声的组合。

您可以使用低通 RC 滤波器对噪声进行滤波、但我不会使用电感器或铁氧体。 基准电压(和输入电压)均以 ADC 调制器速率进行电容式采样。 对于 ADS1246、这介于32kHz 至512kHz 之间、具体取决于 ADC 数据速率。 对于每个样本、都有一个浪涌电流来填充电容器、因此 L (di/dt)会导致输入出现一个尖峰、可能导致更多噪声。 ADC 的电源也是如此。 如果有任何电感器或铁氧体、则电源可能会尖峰。

另请注意、Chris Hall 撰写了一篇有关 ADC 噪声以及输入电压为0V 时输入噪声最小化的博客。 随着 ADC 输入电压接近满量程输入、基准噪声贡献变得更大。 您可以在此处找到博客：

e2e.ti.com/.../the-impact-of-voltage-reference-noise-on-delta-sigma-adc-resolution

3.我认为单个平面是最简单的方法，但您必须考虑电源电流回路以及电流如何流经该平面。 我深入探讨了接地层的布局：

e2e.ti.com/.../1393

但是、我认为您不想将模拟和数字接地平面与电感器连接起来。 再说一次、随着数字电流尖峰、您可能会在数字接地时出现严重的接地弹跳。

正如我之前提到的、我会改用 REF50xx。 REF5040中有一个4.096V 选项。 但是、如果使用 ADS1246、则可能会遇到电源和基准输入范围问题。

我不确定我是否完全理解了这个问题、但让我以这种方式解释一下。 首先、我将获得您可能看到的噪声的估计值。 从0.1Hz 至10Hz 噪声开始、然后根据 ADC 数字滤波器的带宽(您可以根据数据速率确定带宽)引入宽带噪声。 我将使用 Chris 的有关 Δ-Σ 数据转换器的博客作为模板、了解如何确定您可能看到的噪声。 请注意、随着输入接近满量程、基准噪声主导了 ADC 输出噪声。


吴约瑟

Joseph、

非常感谢您的回答此信息非常有用。  我会在未来数天内详细研究。  我确实有一个问题会在我看来涉及到高精度基准。  如果我使用4.096V 基准电压(这对我们来说是理想的-感谢您在这里的 conformation)、REF5040只能从我在数据表中看到的电流中获得10mA 的电流。  我们使用的电桥具有118至122R 的电桥电阻。  因此、当电流为4.096/118 = 34.7mA 时。  是否有方法可以准确缓冲这一点、或者是否有其他更适合驱动较低阻抗电桥的电压基准？

Robbie


我以前从未使用过该器件、但如果您想缓冲4.096V 基准电压、我希望使用 OPA388进行缓冲。 它应具有必要的输入范围、低噪声和失调电压以及电流驱动。 我仍然将这个电路组合在一起进行测试、因为我不确定电流驱动。

但是、如果遇到将基准+缓冲器组合在一起的麻烦、似乎是一个额外的电路。 我仍然会考虑将+5V 电源用作电桥的驱动器、而将其用作 ADS1220的 ADC 基准。 没有基准或缓冲器、驱动器产生的任何噪声都应从 ADC 测量中下降、因为测量是比例式的。 输入端测得的来自驱动器的噪声信号是完全相关的。


吴约瑟

好的。 现在、他们正在与电桥制造商交谈、他们正在移动到350R 电桥。 这将为我提供11mA 的电流消耗。 那么、使用高精度基准电压比使用"原始"5V 电源电压有什么好处？ 我现在实际上正在研究您上面发布的有关噪声的链接、我假设基准比原始电源更好、因为高精度基准注入的噪声更小？ 我看到读数将是比例式的、但我假设还有更多的事情、这就是为什么高精度基准首先存在的原因？

REF2041器件是否比我的"非稳压"5V 电源更好？

Robbie


让我从参考开始。 首先、您可以忽略我关于使用较低噪声 REF50xx 的评论。 除非您正在进行电压测量、并尝试获得电压结果、否则我认为将噪声降低到尽可能低的值是不值得的。 很抱歉、我之前的帖子可能会引起混淆。

如果您使用比例式电桥测量、则噪声不是一个因素。 您可以将噪声想象为电桥中驱动器的微小变化。 如果您使用5V 驱动电桥、而驱动器上升1%、电桥输出也会上升1%。 如果是驱动器、则电桥输出相当于分压器。 从 ADC 的角度来看、基准电压上升1%、输入电压上升1%。 ADC 测量值将保持不变。 如果您将其等同于噪声、则表示比例式电桥测量将相对不受噪声的影响。

只要基准噪声和电桥输出噪声相关、该噪声电阻就会保持不变。 您需要使输入端的任何滤波与基准端的任何滤波保持不变。

至于如何驱动此桥、我看到过由5V 电源和其他基准电压驱动的桥。 我不确定您会从其中任何一个中看到哪种噪声、但这实际上取决于噪声与 ADC 输入和 ADC 基准之间的相关性。 我想外部参考会有较少的噪声、但我认为最终的改进可能微不足道。


吴约瑟

您好、Joseph、

好的、有道理。 那么、除了建议对 ads1220和 ref2041进行去耦外、我不需要任何特殊滤波器或与电路板其余部分(接地层或电源层)的隔离？  在这个非常小的电路板上驱动一个3安培无刷直流电机。

我附上了一张关于这种情况的粗略草图。  是否应该有任何与电桥输出内联(串联)的滤波？  这是一个应变计桥、用于测量电机的扭矩、因此可能会产生噪声。  e2e.ti.com/.../ADS1220_5F00_basic_5F00_diagram.pdf

Joseph、

今天、我实际上获得了我的 ads1220评估板。  我将尝试将评估板中的 ads1220拼接到电路板设计中、因此我很可能只使用我的固件而不是 TI 提供的软件。  因此、它老化不应成为问题。  如果这成为我们的解决方案、我还将尝试利用评估板的输入滤波。