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[参考译文] ADS1231：用于负载单元桥接应用的 Δ-Σ ADC

admin
Guru**** 2448780 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1231, ADS1230, ADS1232, ADS1120, ADS1131, ADS1220, LP5907, TPS732

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/720827/ads1231-delta-sigma-adc-for-loadcell-bridge-application

器件型号：ADS1231
主题中讨论的其他器件： ADS1230、 ADS1232、 ADS1120、 ADS1131、 ADS1220、 LP5907、 TPS732

您好、论坛、

我的应用是负载单元全桥、我尝试找到合适的 ADC (可能是 ADS1231？)
ADC 实际需要多大的分辨率？

我的负载单元精度等级为 FS 的0.03%、这意味着 max 传感器分辨率大约为12位、对吧？
在 TI 的应用手册"适用于桥式传感器应用的 Δ-Σ ADC 设计"(SBAA184.pdf)中、第3页上提供了系统精度计算。
它表示我会失去精度、因为：

  • ADC 输入范围和负载单元输出电压范围之间不匹配
  • ADC 的线性误差
  • 噪声
  • 等等

24位 ADC ADS1231可提供8ppm 的 INL、这意味着在没有 INL 补偿的情况下仅具有16、93位的有效分辨率、这是正确的吗？

如何处理24位- 16、93位= 7、07位的差异？ 我是否必须将7个位减少7倍、例如向右移位7倍、以便在不补偿 INL 的情况下获得无误差位？
我是否必须补偿 INL 误差、我不希望补偿。

类似的误差是输入失调漂移和增益漂移、可进一步降低分辨率。 这通常是如何处理的？

谢谢、此致、

Andreas

  • 0
    TI__Guru**** 2448780 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 Andreas：

    了解有关称重传感器的更多信息、尤其是以 mV/V 为单位的称重传感器灵敏度、将会非常有帮助  此外、了解负载单元的激励电压也很重要。  在尝试计算合理的性能预测时、所有这些因素都会起作用。  

    此外、了解所需的测量分辨率也会有所帮助。 例如、如果您有一个100kg 的称重传感器、并且想要测量1g 的分辨率、那么您将需要100、000次计数的测量分辨率。

    根据我的经验、我可以告诉您、您将遇到的最大因素是噪声。  就线性而言、正如应用手册所述、"实际上、非线性瓶颈是桥式传感器的线性、而不是 ADC 的 INL。"  原因是称重传感器的满量程输出远小于 ADC 的满量程范围、测量值保持在 ADC 线性度更高的区域内。

    失调电压和增益漂移可能是一个问题。  某些器件、例如 ADS1230或 ADS1232、能够自校准失调电压。  增益漂移通常不是一个大因素、因为相对于所用满量程范围的小部分、增益误差通常微不足道。  此外、可以通过将激励源用作基准源来消除与测量相关的激励漂移、从而使测量成为比例式测量。

    此致、

    Bob B

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    TI__Guru**** 2448780 points
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    尊敬的 Bob：

    感谢您的快速回复、此处提供了更多应用数据：

    • 称重传感器灵敏度为1、8mV/V +/-0.1mV/V、
    • 比例式测量 UREF、ADC = Ubridge = 5V (可选电压为3、3V)、
    • 称重传感器容量为10kg、分辨率为10g

    此致、

    Andreas

  • 0
    TI__Guru**** 2448780 points
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    尊敬的 Andreas：

    如果使用 ADS1231作为示例、我们会发现在5V 激励(和电压基准)下、ADS1231的满量程范围为39mV (+/-19.5mV)。 在1.8mV/V 灵敏度和5V 激励下、称重传感器的最大输出电压约为9mV。 这意味着只使用 ADS1231总 FSR 的大约1/4。 由于噪声会将总可用计数从24位限制为无噪声位、因此我们可以从数据表中的噪声表中确定所需数据速率的无噪声位。 几乎每种情况下、无噪声位都将约为16位、对于 FSR 为65535个十进制计数。 由于将只使用总可用的1/4、因此将有大约16000个计数无噪声。

    根据10kg 的容量和10g 的分辨率、您只需要1000的无噪声(或无闪烁)稳定计数。 因此、ADS1231应该运行良好、并且远远超出所需的分辨率、达到1g 甚至更好(不包括外部噪声源)。 使用与可能使用 ADS1131或 ADS1120相同的设计标准。

    请看一下 ADS1120和9.2.3节第58页上的桥接应用示例。 因为此示例非常接近您的设计参数。 另一个优势是、该器件可在更高的数据速率下工作并具有良好的性能、同时还具有低侧开关的优势、可在不进行测量时节省功耗(类似于 ADS1231和 ADS1131)。 ADS1x31器件在简单的引脚控制设置中具有优势、其中 ADS1120需要通信来设置器件寄存器。 ADS1120的另一个优势是如果您需要更好的性能、您可以使用引脚兼容的24位器件 ADS1220。

    此致、
    Bob B
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    TI__Guru**** 2448780 points
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    尊敬的 Bob：

    感谢您的讲解。 我喜欢 ADS1120。 LP5907是否是足够用于为电桥和 ADC 的 VREF 供电的稳压器、或者您的建议是什么？

    感谢您的支持和致以最诚挚的问候、

    Andreas

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    TI__Guru**** 2448780 points
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    尊敬的 Andreas：

    LP5907是一款理想的低噪声选择、但输出最大为4.5V。 这可能是问题、也可能不是问题。 尽管 TPS732器件系列的噪声略高、但我认为它也可以正常工作。

    此致、
    Bob B