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[参考译文] ADS1248:PGA 温度影响和校准问题

Guru**** 2513185 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1248, DAC8562, LMT85

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/708827/ads1248-pga-temperature-effects-and-calibration-questions

器件型号:ADS1248
主题中讨论的其他器件: DAC8562LMT85

我的客户具有以下内容:

PGA (根据数据表)具有与电源电压、数据速率和特定增益相关的温度系数。   如需参考 、请参阅数据表的图17-20:5V 和图21-24;3.3V。  我们将增益设置为16和32、使用3V 电源和2.5V 基准。  我们的工作温度为-20至55 C。 我们的测试显示温度系数会影响我们的系统性能。  在不详细讨论电路的情况下、我们实际上使用了该 ADC 来伺服 TI DAC 输出。  工作正常… 室温下。

 

ADC 校准: 然而、我们的软件工程师已经在 e2e 论坛上阅读过、ADC 校准可能会很痛苦地持续调整增益校准常数。   问题:图23中显示的曲线是增益与温度曲线、还是典型曲线?  如果只是典型情况、我们是否需要针对 PGA 进行两点操作、以使每个 ADS1248适应并修复该增益偏差?  或者、对于校准随温度变化的增益和偏移误差、大家有什么建议吗?

 

我看不到如何添加电路来进行补偿。  这在热电偶测量电路中。  我们知道冷端温度。  还有内置的温度感应二极管。  我已经检查了“e2e”,但没有任何东西在我身上跳出来。

 

我的相关问题:

1) 1) PSRR 最小为100dB 这是否随温度变化?

2) 2)我认为可以使用进行自校准(在25°C 或温度下)–如数据表第40页的9.4.5.3节所述

SELFOCAL。 是的、有一个使用 SYSOCAL 的手动版本、但从软件的角度来看、我们似乎希望避免这种情况。

增益误差由 SYSGCAL 进行校准(我可以告诉您、这是自校准测试)。 对吧?

 

谢谢!


  • 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。
    Mark、


    对于典型特性部分中的增益与温度曲线、我将这些典型曲线称为增益曲线、而不是精确曲线。 我将跳至您在中提出的两个问题、然后返回到增益/偏移校准、了解更多详细信息。

    在电气特性表中、PSRR 最小值在中列为100dB。 这对于温度范围应该很好。 我会注意到 PGA 增益存在一些差异。 图32中的图中对此进行了说明。

    2.对于大多数系统、我们建议进行自偏移校准、而不进行增益校准。 对于 SYSOCAL、当 ADC 外部存在某种会产生较大偏移的前端时、这将非常有用。 SYSOCAL 将移除该偏移。 至于增益校准、FSC 寄存器存储增益校准系数。 该值通过增益校准进行更新。 通常、修整到器件中的值将提供良好的增益性能、并针对每个 PGA 增益进行修整。

    在 ADS1248中、输入和基准被电容采样到 ADC (这个 Δ-Σ 型 ADC 的调制器)中。 FSC 用于精细校准输入电容器和基准电容器之间的差异。

    至于温度系数误差、我很难在不知道客户所寻求的精度的情况下给出建议。 此外、我想将这些数字与它们在系统中看到的漂移进行比较。 它们在系统中得到的失调漂移和增益误差漂移的幅度是多少? 我想他们看到的一些增益漂移是外部2.5V 基准电压的漂移。 他们使用什么外部基准?

    对于大多数热电偶、精度将比基于传感器本身的 RTD 测量精度差。 对于大多数热电偶、我猜16位 ADC 足以进行精确的温度测量。


    吴约瑟
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    Joseph、
    以下是客户的回答:
    "我将尽最大努力用电路基本说明来回答这个问题。 DAC8562设置模拟热电偶电压。 ADS1248上的模拟差分通道读出该值。 基于读取的电路伺服。 DAC 和 ADS 之间有一个运算放大器、用于根据2.5V 基准增益(实际分频) DAC 输出。 在室温下、这非常有效。 我们观察到温度介于-20°C 和50°C 之间时的线性响应。 我想说、在极端情况下、我们的输出电压为30uV–40uV。 我们的规格为5uV。 也许我们疯了。 尤其是当我与竞争对手的产品进行比较时。
    我们实施了一个与基准校准相关联的偏移校准。 这在23°C 至50°C 之间确实有很大帮助。 但是、-20C 显示的是30uV 至40uV。
    没有违法行为、但正在使用竞争对手2.5V 基准。 不过、我希望 DAC 和 ADS 的参考值相同、这会成比例地清洗? "

    对于16位分辨率观察结果:"通常为16位、但需要 TC 连接的 UV 测量–ADS1248看起来是正确的部件。"
    我希望这些回答有助于...
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    Mark、


    我曾认为这是一个简单的热电偶电路、但看起来他们的设置中还有一些其他器件。 我仍然想知道组件是什么、即使它们不是 TI 器件也是如此。 它有助于跟踪所有相关组件的漂移特性。 这还包括用作缓冲器的运算放大器。 这将有助于获得完整的原理图来查看误差来源。 如果有其他组件(串联滤波器电阻、具有泄漏的保护二极管)、则可能需要考虑其他误差。

    如果 DAC 和 ADC 具有相同的基准、但 DAC 也具有自己的增益漂移、则会有一些比例抵消。 我不确定 DAC 或 ADC 是否具有较大的漂移、两者看起来相似。

    首先、我认为最好对 ADC 输入(或 DAC 输出)和温度范围内的基准进行一些精密测量。 这将让您了解 ADC 测量值是否真的漂移、或 DAC 输出是否具有更大的漂移。

    我还要注意、大多数热电偶具有相当大的容差误差。 最佳热电偶的误差为±0.5°C 加上与温度成比例的容差。 如果需要进行精密测量、使用 RTD 可能是更好的解决方案。


    吴约瑟

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    Mark、


    我已经听过你一段时间了。 您的客户是否已隔离其系统的漂移误差? 我认为必须考虑系统中所有组件的漂移影响、我正在等待完整电路和数据、了解出现的情况。

    如果他们能够很好地解决他们的问题、我将关闭这个帖子。 如果他们没有、您可以随时发布并重新打开此主题。


    吴约瑟
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    感谢您登记入住 Joseph。 事实证明、部分问题是他们的设计违反了 PGA 共模范围:

    "第5页指出、外部 Vref 应小于您的模拟电源减1。  假设您具有3V 模拟、但坚持使用2.5V 外部基准。  可能会发生什么糟糕的情况?

     

    另一个问题。  当测量这个外部基准电压时、数据表中的状态为 Vrefext/4… APRROXIMATELY!  第35页。  大概是多少?  如果我将外部基准用于其他东西、并且 ADS1248硬件根据实际基准设置位权重、会产生什么影响?

     

    现在、我们已经完成了外部基准并使用多路复用器内部进行了测量。  我们可能会看到 ADS1248测量结果与使用 DMM 的 ME 之间的差值为4–5mV。  我们是否遗漏了什么?"

     

    我对设计人员的回答是:

    Ah、是–相对于外部 VREF 信号电平。 您不会损坏 ADS1248、但会超出 PGA 共模输入范围。

    请参阅数据表第72页的第10.1.3节

    9.3.2.1 PGA 共模电压要求见第27页。

     

    对于“…”,您得到 Vrefext/4… APRROXIMATELY”问题。 是的、我也看到了这一点、尽管我以前从未真正研究过它。 我现在将为您进行介绍。

     

    问题:我们可以看到 ADS1248测量结果与我使用 DMM 时的差值可能为4–5mV。  我们缺少什么吗?

    回答:我对这种情况不是很清楚,不能很肯定地说。 我需要知道精密源的位置(我们测量外部 VREF–或其他东西)。 DMM 引线、其阻抗和输入泄漏电流有多长时间? 它们拾取多少噪声(这是因为许多 DMM 测量 RMS 电压而不是真正的直流电)。 我假设在 ADS1248上进行了校准、对吗? 如果是、则 ADS1248 (输入参考 Vos)将小于+/-15uV。

    我使用的是 Agilent 34401A。  当我测量外部基准时、检查它是否为无电螺母。  也就是说、我测量1.8V (或使用它时测量2.5V)。  标准 DMM 探头引线–可能3英尺或更短。  我很难测量1.8,但当我们询问它报告的硬件时,假设是1.795V。  如果在位权重实际基于1.8V 时将其用于所有计算、会导致问题、是吗?

     

    下面是示例。  使用 LMT85来测量冷端。  我使用 DMM 测量电压。  要求 ADS1248报告其关闭的电压可能为7至8mV。  这是使用外部基准。  然后、我们使用内部基准。  检查、ADS1248报告正确的 LMT85电压。

     

    根据所附的原理图,如果我如图所示对 REFP1和 REFN1提供参考,比如说1.8V,我希望硬件报告1.8V。  我有什么问题吗?  当我查看数据表中的 RTD 电路示例时、我认为基本上是相同的 gig、等等。

     

    问题:将 REFN1连接到电路公共(接地)是否正常。  示例?

    答案:是-将基准 GND 连接到 REF1N 和 VSS (如果 VSS 处于不同的电位)。 当然、对于一个示例–请参阅 EVM 原理图。

     

    Joseph -如果您可以评论这个问题"在测量这个外部参考时、数据表指出您得到 Vrefext/4… APRROXIMATELY!  第35页。  大概是多少?" 我希望能这样做。

     

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    Mark、


    需要明确的是、应设置外部基准采样、使 VREFP 低于模拟电源电压负1V。 结果是您可能会获得一些错误的读数。 该误差的产生原因是对 ADC 的基准进行采样的方法。 如果基准电压较高、则采样可能会导致部分基准采样电荷在采样并放电到 ADC 中时丢失。 这可能会导致较大的增益误差/非线性。 该特定规格与 PGA 输入范围无关、而是与基准采样中的问题有关。

    系统监控器中的 VREF/4测量是一种相当粗略的测量。 最近、我被问及此测量的精度、您可以在此处找到答案:

    e2e.ti.com/.../708493

    简而言之、根据旧的最终测试数据、我猜精度为~10%。 这种粗略测量设计用于检查系统是否仍然正常工作。 例如、如果您测量的是 RTD、RTD 会烧毁。 如果您使用比例式测量、则可以检查是否有任何电流仍流向基准电阻器。 如果您使用3线测量、并且流入820Ω Ω 基准电阻器的电流应为2mA、则可以看到1.64V。 但是、如果您的系统监视器显示基准电压为0.0V、则您会知道 RTD 烧坏了、现在具有高阻抗。 否则、您可能会认为 RTD 温度太高、以至于测量超出范围。

    在读取其余文本时、我对其错误的猜测是外部基准与预期值不一致。 与任何 ADC 一样、输入电压被采样并与基准电压进行比较、输出数据报告一个与该测量值成比例的值。 如果它们使用内部基准、且基准非常精确、则1.8V 测量的输出数据应为(1.8*2^23)/2.048 = 7372800d 或708000d。 但是、如果基准电压关闭、则 ADC 将关闭。 如果您测量的电压相同、测量值低1%、则基准可能会高1%。 要进行检查、客户只需使用34401A 测量外部基准电压(也可以将其与 VREFOUT 电压进行比较)。 如果它们具有外部 VREF、它们使用的是什么?

    我查看了您通过电子邮件发送的原理图。 我刚才有几个简短的评论。

    不应组装 R27、因为 AINN 将接地、这不是有效的输入点。

    D15作为一个良好的直流电平位移来将 AINN 从接地点提出。

    - VBATTST 连接到 REFP0、但如果 REFN0未连接、则效果不好。

    -有几个 TVS 二极管(D9、D11、D12、D13)通常您会认为它们不是电路的一部分、除非发生 HV 事件、但电流泄漏可能很严重。 由于它们使用高值电阻器、这可能会导致热电偶偏置问题。 我会检查热电偶是否仍在电源之间的中点附近。

    我认为这应该涵盖它。 如果我错过了一些内容或您有其他问题、只需回帖即可。


    吴约瑟