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[参考译文] ADS8900B：如何将满量程映射到要测量的模拟输入电压？

admin
Guru**** 1831610 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS8900B, REF5025, TINA-TI, THS4551, LM7705, INA240, OPA625, OPA320
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/720764/ads8900b-how-the-full-scale-is-mapped-to-analog-input-voltage-to-be-measured

器件型号：ADS8900B
主题中讨论的其他器件： REF5025、 TINA-TI、 THS4551、 LM7705、 INA240、 OPA625、 OPA320

尊敬的 TI 团队：

通过参考 ADS8900B 的数据表、我了解了一些电气特性、这让我有点困惑。

此处显示满量程读数为-Vref 至+Vref、但输入范围应在0V 至 Vref 范围内。 使用此处提到的输入时、输出可能会是这样的吗？

共模电压也令人困惑。

如果我的输入电压为0V 至1.75V (在3.3V 高侧通过电流0-3.5A 感应电阻压降)、并且我希望将基准电压作为 REF5025 (2.5V)放置到 ADC、那么我应该得到满量程为2.5V、LSB 为2.5/220。

但是、使用数据表基准、我将得到 FSR 为-Vref 至+Vref、那么我可能会丢失0至-Vref 的位吗？ 我是正确的还是被误解了？ 如果我正确、那么您在这里提到的20位范围对于0V 至 Vref 的输入范围是无用的

还有一个简单示例问题

如果我要测量、以20位分辨率将模拟电压0V 转换为2.5V (实际上我的要求是0-1.75V、但保留它)、我选择的这个部件是否可取？

如果是、我的满量程范围是0V 至2.5V  还是  -2.5V 至2.5V？

如果-2.5V 至2.5V、那么-2.5至0的位对我来说是无用的、对吗？

如果我被误解、请更正我的错误、并根据我的要求建议正确的设计理念。

寻求快速响应。

谢谢、

Venkatesh P

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    TI__Guru**** 1831610 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。

    您好、Venkatesh、

    感谢您分享问题的详细信息。

    我很快会再回来。

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    TI__Guru**** 1831610 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。
    您好、Venkatesh、

    绝对模拟输入电压(VIN)指定了 AINP/AINM 上相对于 REFM 的电压范围。 这不是 ADC 的输入范围。
    这是因为、ADC 采样的差分电压由给出、

    Vdiff = Vainp - Vainm

    这就是满量程输入范围(FSR)规范的出现之处。
    假设基准电压(Vref)为2.5V。

    案例1：

    Vainp = 2.5V、Vainm = 0V
    Vdiff = 2.5V - 0V = 2.5V
    Vdiff =+Vref

    案例2：

    Vainp = 0V 且 Vainm = 2.5V
    Vdiff = 0V - 2.5V =-2.5V
    Vdiff =-Vref

    因此、即使绝对输入电压为0V 至 Vref、满量程输入电压也为+Vref。
    我希望这澄清了 FSR 和绝对输入电压之间的关系。

    ADC 的共模电压规格为 Vref/2、即使用2.5V 基准时为1.25V。
    当 Ainp = Ainm =+1.25V 时、ADC 输出将为0x0000 (以及一些偏移)。

    由于您要测量单极电流0A - 3.5A、我假设您的输出电压也将为单极(如您所述、0V 至1.75V)。
    在这种情况下、建议使用数据表中图111所示的单端到差分转换电路。

    我希望图111中的电路能满足您的要求。 如果您有任何疑问、请告知我们。
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    TI__Guru**** 1831610 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。
    感谢 Rahul 先生的速度响应。
    我将在 TINA-TI 中对图111中的电路进行仿真、并确认它是否符合我的要求、并尽快更新。
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    TI__Guru**** 1831610 points
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    您好、Rahul、

    这里是我根据图111尝试在 TI 中进行仿真的设计屏幕截图。 属于您的建议单端、哪一端是正确的配置？

    这个

    还是这个？

    我希望正确的配置将是第二个配置。

    如果是、电路的直流响应将如下所示

    我计划使用2.5V 的 Vref、因此根据数据表、Vocm 应为 Vref/2 = 1.25V。 因此、我为 THS4551选择了1.2V Vocm

    现在、在 AINP 和 AINM 端子中、我获得了电阻器压降电压接近于0的电路输出、即1.2V 和1.2V。 因此、差分值将为0。 在1.75V 压降下、AINP 和 AINM 的输出将为2.08和0.318、因此此处的有效差分 电压为1.76、接近于输入电压。 我对此很高兴。  

    我的理解是、通过参考数据表、我们可以有效地仅将19位用于此单端测量。 MSB 是符号位、0表示正、1表示负。 我是对的吗？

    如果是、0V 至+Vref 为00000十六进制7FFFF 十六进 制、-Vref 至0V 为80000十六进制至 FFFFF 十六进制。 我是对的吗？

    请验证我在电路中使用的 PD、VCC、VOC、Vee 电压是否可行？(我将使用 Vref = 2.5V)

    这里使用的 Vocm 应该在这个范围内？  

    谢谢、

    Venkatesh P

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    TI__Guru**** 1831610 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。

    您好、Venkatesh、

    如果 ADC 输入端的电压摆幅将为0V 至1.75V、则输出代码将为0x00000至0x7FFFF (取决于基准电压)。 您的第二个电路看起来不错、但是 THS4551的反馈电阻器将持续从3.3V 电压源汲取电流。

    如果需要考虑从3.3V 电压源汲取的持续电流、您可能需要考虑使用 INA 来获得更高的阻抗。 有关基于 INA 的电路的更多详细信息、请参阅本文档- 高电流电池监控电路

    THS4551的电压轨正确。 但 当输出电压为0V 时、您可能会在附近进入输出饱和状态。 为了确保0V 至 Vref 范围内的良好线性度、可使用 LM7705设置 THS4551的 VEE =-0.2V。

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    TI__Guru**** 1831610 points
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    非常感谢 Rahul、

    在仿真中、在不使用 LM7705的情况下、它在启动条件下更改10uA 负载电流时表现出良好的响应。 我是否应该使用这种强制？ 还是我可以避免？ u 空闲分析的平均仿真？

    1) 1)您在这里提到的3.3V 电源是指要测量其电流的线路？
    2) 2)如果我没有使用 INA 配置电路、是否会出现任何问题？

    3)高电池监控器电路中显示的 INA 为20V/V 增益、如果我计划使用4.5V 基准、则电阻器压降将为4.5/20 = 225mV、因此最大负载电流3.5A 的电阻器值为64m Ω。 这是一个非常小的值、我认为它不能测量微安级的电流。 这个部件 INA240在高达50mA 的电流下无法提供良好的响应(Tina-TI 仿真中的直流响应图)。 50mA 后、输出相当好。
    但对于10uA 的步长、50mA 为5000步长。 我不能折衷这些步骤。 而 INA 的工作频率仅限于400kHz。 但我的信号可能在几 kHz 到1MHz 之间变化。 因此、我认为前端组件(OPA625、THS4551等)是最佳选择。

    4)如果使用 INA、我是否可以跳过前端设计？ 由于上述电池监控器中显示的电路需要一个 INA240、两个 OPA320、一个 THS4551以及所有这些组件的电源(LDO/LM7705)。 这可能会影响我的设计吗？ 成本也会增加？

    5)或者、您是否可以建议任何具有高带宽的电路配置或器件？
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    TI__Guru**** 1831610 points
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    您好、Venkatesh、

    1)是的、对于3.3V 电源、我指的是要测量电流的线路。

    2) 2) INA 允许您支持高共模电压(通常大于电源电压)。 在您的电路中、线路电压为3.3V、而信号链由5V 电源供电。 因此、使用 INA 并不重要。

    3) 3)您预计汲取的电流的频率成分高达1MHz？ ADS8900B 支持高达500kHz 的输入频率。 请分享一些有关高达1MHz 电流消耗频率的详细信息。 您在3.3V 线路上添加的任何去耦电容器都会将频率成分限制为~10kHz。

    4) 4)即使使用 INA、INA 的单端输出也必须转换为具有所需共模的差分电压。 THS4551可为您提供将单端电压转换为具有共模电压的差分电压的最佳灵活性。 THS4551的输出电压可与 Vs 电源轨相差~200mV。 因此、当 Vout = 0V 时、有必要使用 Vs-低于0V 来获得线性运行。

    5) 5) THS4551具有支持1MHz 输入信号所需的带宽。 正如我在上一篇文章中提到的、THS4551的反馈电路将从3.3V 线路汲取连续电流；如果这种情况正常、则无需使用其他元件。

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    TI__Guru**** 1831610 points
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    感谢您的关注并快速回复 Rahul 先生。
    我对您的观点感到满意。

    希望我的设计能做得足够好。
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    TI__Guru**** 1831610 points
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    您好、Venkatesh、

    我知道您的问题已得到解决。

    第二个想法是、关于 THS4551在 Vout = 0V 时的线性度、您可以将 ADC 的共模电压设置为 Vref/2 + 100mV。 ADC 的输入共模范围为 Vref/2 +- 100mV。

    这个额外的100mV 电压可确保 THS4553的输出无需支持 Vout = 0V 即可利用 ADC 的全部动态范围。 此外、您不必为 THS4551使用负偏置发生器(LM7705)。

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    TI__Guru**** 1831610 points
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    您好、Rahul、

    再次感谢您的宝贵努力、并回复我的问题。

    你非常正确。 如果我们的输入信号具有与 Vref 相同的摆幅、则此情况适用。 但在本例中、Vmax 是 Vref 的70%。 因此、我想我不会到达饱和发生的区域。 即使我使用0.5Vref-50mV、我的信号在高于饱和区(接近0V) 100mA 时也是安全的。 因此、我认为即使在 Vee 上不使用 LM7705、它也是正常的、并且性能也会更好。

    不要与波形中的这个圆圈相混淆、我特意绘制了它以指示没有饱和。

    VREF = 2.5V

    VCOM = 2.5/2 = 1.25V

    如何为 THS4551提供这种 Vcom？ 我是否应该使用 REF5025中的电阻器的分压器电路？ 还是使用任何特定的 IC？

    我有一个与样片申请相关的查询。

    我仅使用公司域的邮件 ID 扩展名注册。 上周、我申请了"申请 TI 样片计划的访问权限"、并提供了我和我公司的所有详细信息。 在该弹出窗口显示为"在2个工作日内、您的请求将被处理"后。 但现在我没有从那里得到任何确认。 我应该怎么做？

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    TI__Guru**** 1831610 points
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    您好、Venkatesh、

    THS4551共模引脚的输入阻抗为150k Ω。 如果您选择为分压器使用成比例的高值电阻器、则需要使用缓冲器。

    我正在阅读本网页中概述 的有关 TI 样片计划的步骤。
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