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[参考译文] ADS8902B：可以考虑的最小输入电压变化是多少

admin
Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS8902B, THS4551, ADS8695, INA240, TINA-TI, OPA189, OPA388
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/715442/ads8902b-what-is-the-minimum-input-voltage-changes-is-to-be-sensible

器件型号：ADS8902B
主题中讨论的其他器件： THS4551、 ADS8695、 INA240、 TINA-TI、 OPA189、 OPA388
尊敬的先生/女士：
通过参考 ADS8902B 的数据表、Vref 为2.5V 至5V。
如果我选择2.5V 作为基准、则满量程为2.5V、因此对于2.5V 模拟输入、输出应为 FFFFF H。 则 LSB 为 2.5/220 = 2.384μV μ V。  
如果我提供这一小得多的输入电压、器件是否会感应它并进行转换以提供00001H 的正确输出？ 或者是否存在任何限制/偏移/容差？  那么、器件开始转换的最小敏感电压是多少。 最小输入电压变化是多少(以微伏为单位)？
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    TI__Guru**** 1129500 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。
    Venkatesh 您好、

    ADS8902B 能够解析2-3uV 范围内的电压变化、但存在一些限制。

    首先、如果您输入直流电压、则会受到 ADC 内部噪声的限制。 这在500kSPS 时被指定为2.3ppm、并且为 rms 噪声、这意味着11.5uVrms、或者大约76uVpp 的噪声。 要查看单次转换、您需要对采样数据执行某种类型的数字滤波以查看更改。 一个简单的平均滤波器可用于测试目的。

    此外、正如您指出的、也存在偏移和增益误差。 如果您尝试测量接近0V 的电压、偏移误差将占主导地位、在25°C 时可高达11.5ppm。 这相当于57.5uV、可以为正或负。 如果为负、则在 ADC 从00000h 转换到00001H 之前、您需要至少输入该大电压。 但是、一旦 ADC 开始响应、通过适当的滤波、您可以检测2.384uV 范围内的变化。

    在其他输入电压下测量时、还需要考虑其他误差、包括微分非线性、积分非线性和增益。 此外、基准精度也会影响总体系统增益和噪声。

    如果您尚未观看我们的 TI 高精度实验室- ADC 培训视频、我强烈建议您观看这些视频。 这些内容将带您详细了解所有误差分析、并帮助您解释如何计算和预测总体系统性能。

    training.ti.com/ti-precision-labs-adcs

    此致、
    Keith N.
    精密 ADC 应用
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    TI__Guru**** 1129500 points
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    Venkatesh 您好、

    我需要进行校正；ADS8902B 是一款全差分输入器件。 这意味着满量程输入范围为+/-Vref。 在2.5V Vref 的情况下、1LSB 将等于(2.5V --2.5V)/2^20或4.768uV、而不是2.384uV。 这也会影响 ADC 噪声计算；23uVrms 或152uVpp、以及25°C 时的偏移。 11.5ppm 的失调电压转换为+/-115uV 的失调电压。

    此外、当测量接近0V 的差分信号时、该器件可以测量+/-差分电压。 如果您要测量0V 至2.5V 的单端输入、则需要一个类似于数据表中图111的电路。

    我希望这有助于澄清问题。

    此致、
    Keith N.
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    TI__Guru**** 1129500 points
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    谢谢你 Kenith。 我希望这个部件的设计会更好。

    您对高精度备选器件有什么建议吗？ 因为我必须以10uA 的分辨率监控高侧从0到几安培的电流。 20位 ADC 足以满足我的设计需求。 因此、我需要通过电流感应电阻器进行感应、并通过一些放大功能提供给 ADC。 但 放大器本身也有一些失调电压呢？ 例如、数据表中的图111 ADS8902B 具有偏移为375uV 的放大器。  那么、您能否建议合适的放大器器器件？ 或合适的设计？

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    TI__Guru**** 1129500 points
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    Venkatesh 您好、

    您提到您正在测量高侧的电流。

    电流感应电阻器高侧的最大共模电压是多少？
    2.您需要测量的最大电流是2A 或10A？
    3.电流信号带宽是多少，或者需要测量的最大采样率是多少？
    4.您需要实现什么电流测量精度？ 0.1%、0.01%等

    我提出这一要求、因为这将有助于缩小前端放大器和最佳 ADC 的选择范围。

    关于放大器失调电压、根据您的电流测量精度要求、您可能需要进行系统校准以消除初始失调电压。

    谢谢、
    Keith N.
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    TI__Guru**** 1129500 points
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    您好、Keith、感谢您的回答。
    以下是您提出的要点

    1.要加载的标称电压为3.3V，但最大值为5V (计划使用250m Ω 的感应电阻器或较小的欧姆)
    2.3.5A
    3、500kS/s 可以
    4.0.01%(或尽可能高)
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    TI__Guru**** 1129500 points
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    Venkatesh 您好、

    这些是针对此速度和带宽的积极系统规格。 要获得10uA 的分辨率和3.5A 的最大值、您需要至少19b 的电流、因此 ADS8902B 是不错的选择。 您将需要与数据表中的图111类似的驱动器放大器。 您还将需要仪表放大器或电流分流放大器将分流电阻器电压从3.3-5V 共模转换为接地。

    正如您指出的、图111中的 THS4551具有高偏移；您需要进行完整的系统校准以消除此初始偏移、然后考虑温度范围内的影响。

    INA240是一款高带宽电流分流放大器、可能是一个不错的选择。 如果您可以放宽分辨率要求、ADS8695是一款包含基准和输入驱动器缓冲器的18b SAR ADC。 该器件将简化您的设计要求、因为您所需的大部分内容已集成到器件中。

    此致、
    Keith N.
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    TI__Guru**** 1129500 points
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    您好、Keith、

    感谢您的建议、

    考虑到感应电阻器的功耗、我计划将电阻器值设置为40m Ω。 因此、对于10uA 阶跃、电阻器上的压降仅为0.4uV、对于一个阶跃、在这种情况下、ADC 可以考虑0.4uV 的变化？

    我在 TINA-TI 软件中使用该40m Ω 电阻器单独仿真了 ADS8902B 数据表图111所示的模拟前端。 但是、0.4uV 的变化不会对输出产生任何有效变化。 输出至少会在250uV 压降下发生变化。 那么、我该怎么办？

    我还仿真了前端、如 ADS8902B 数据表的图105所示。 它在0.4uV 范围内提供了理想的电压变化、但 ADS8902B 是否会感应到这种变化仍然令人困惑？ 对于满量程、电压仅为140mV、但为了将其映射到一个良好的基准(例如：4或4.5V)、我应该放大信号。 但我没有找到好的放大器。 对于4V 映射、我需要28Gain、对于4.5V 基准、我需要32gain。 我应该怎么做？

    INA240本身具有固定增益、如20、50、100、200、但输出在最初的50mA (电阻压降2mV)中不稳定。 这些更改还提供20uA 一次。 但我需要更改10uA。

    我计划使用 OPA388或 OPA189放大压降、但其带宽不满足要求。 我需要500kHz。 除了这些、只在少数频率下提供稳定增益。 那么、您能提出什么建议吗？

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    TI__Guru**** 1129500 points
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    您好 Keith

    请告诉我、是否可以更改 ADS8902B 图105和图111中所示的模拟前端的增益。 或者、我应该在模拟前端之前设计一个单独的放大器部分？ 请就此建议任何应用电路。