[参考译文] ADS122U04：ADS122U04

您好、Frank、

ADS122U04EVM 使用高侧基准进行比例式测量。  RTD 测量指南提供了有用的信息和说明、可在以下位置找到：

http://www.ti.com/lit/pdf/sbaa275

3.4k 电阻器用于将输入电压偏置到 PGA 的正确共模输入范围。  通常、您希望以大约中 AVDD 电源为目标、以设置传感器共模。  基准电阻器需要足够大、以便为所用的 IDAC 电流建立至少0.5V (最小外部基准输入)的电压。  IDAC 电流路径的总压降必须满足 IDAC 合规电压(AVDD-0.9V)才能保持恒定电流。

所示电路适用于 RTD、但您稍后将介绍热敏电阻。  如果不知道所测量温度范围的热敏电阻电阻范围、给出特定电阻值就会更加困难。

此致、

Bob B

您好、Frank、

让我在 Bob 享受休假时光的同时在这里帮助他。 我意识到这个答案有一点长。

如果您只担心热敏电阻测量(或双线 RTD 测量)、我实际上建议使用一个将基准电阻放置在热敏电阻低侧的解决方案。 这将使事情变得容易得多。

在 ADS122U04EVM 上、我们使用高侧基准电阻器(=R77)。 这种实现方式通常更适合测量3线 RTD、因为它可以获得稍好的性能。

对于2线和4线 RTD 以及热敏电阻测量、在高侧放置基准电阻没有真正的好处。

在高侧使用基准电阻器实现的一个缺点是、您需要在低侧使用偏置电阻器(R79)、以便将热敏电阻/RTD 上的信号电平转换到 PGA 的共模电压范围。 这也使得在使用3.3V 电源时满足 IDAC 工作的余量变得更加困难。

正如 Bob 之前提到的、进入 ADC 输入的输入电流通常可以忽略不计。 我现在不会担心这些问题。 根据您的温度测量精度要求、您可能需要在任何情况下进行偏移和增益校准、以校准它们引入的潜在误差。

那么、让我们来计算您需要为基准电阻器选择的值。 让我们首先推导将 ADC 代码转换为热敏电阻电阻值的公式。

ADC 将来自 PGA 的差分输入信号与其基准电压进行比较、并提供一个表示两者之间比率的输出代码：
CODE/2^24 =(V_IN *增益)/(2 * V_REF)。

V_IN 是热敏电阻两端的压降：
V_IN = I_IDAC * R_Thermistor

V_REF 是基准电阻器(R_REF)上的压降：
V_REF = I_IDAC * R_REF

其中：
CODE/2^24 =(R_Thermistor *增益)/(2 * R_REF)。

您可以使用此关系根据测得的 ADC 代码计算 R_Thermistor。

从数据表规格中、您将看到 V_IN <= V_REF /增益、或者换句话说、R_Thermistor <= R_REF /增益。
对于热敏电阻测量、通常实际使用增益= 1。 这意味着您的 R_REF 需要大于要测量的最大热敏电阻值。 248kOhm。
在这种情况下、我们首先选择 R_REF = 250kOhm (或接近但至少大于248kOhm 的值)。

当 I_IDAC = 10uA 时、这将产生2.5V 的基准电压。 这在3.3V 电源下不起作用。 这意味着我们确实需要切换到5V 电源、但正如我们将在稍后看到的、这也不起作用。
使用 AVDD = 5V、I_IDAC = 10uA 且 R_REF = 250kOhm 时、热敏电阻两端的最大差分电压为2.48V。
R_REF 和 R_热 敏电阻串联(无论我们使用低侧还是高侧 R_REF 方法)、这意味着我们将在 T=-40°C 时在两个电阻器上产生(2.5V + 2.48V)= 4.98V 的压降 这将不会为 IDAC 的工作留下任何余量。

结论是、ADS1220/ADS122U04无法使用电流激励在低至-40°C 的温度下进行10kOhm NTC 测量、因为我们不能提供足够小的 IDAC 值。
因此、您必须选择电压激励方法、大多数客户无论如何都要选择该方法来进行热敏电阻测量。

有多种方法可以实现这一点。 例如、ADS124S06提供了一种非常方便的方法来实现它、因为该 ADC 提供缓冲的2.5V 电压基准输出、可用于激励热敏电阻。 下面是电路的外观(未在输入上显示任何 RC 滤波器)。

我通常使用以下公式来查找 R_BIAS 的最佳值：
R_BIAS^2 = R_Thermistor_min * R_Theristor_Max = 874 Ω x 248.277k Ω

这意味着设置 R_BIAS = 15kOhm。

根据输出代码计算热敏电阻值的关系如下：
CODE/2^24 =(V_IN *增益)/(2 * V_REF)。

我们将再次在此处使用增益= 1、对于 V_IN、请使用以下电阻分压器公式：
V_IN = V_REF x R_热 敏电阻/(R_热 敏电阻+ R_BIAS)

这将得出：
CODE/2^23 = R_Thermistor /(R_Theristor + R_BIAS)

使用 ADS124S06的解决方案可能会提供最佳性能。 但是、您也可以将更便宜的解决方案(如 ADS1220或 ADS122U04)与模拟电源(或外部电压基准)一起用于激励热敏电阻。 例如、我在 ADS1219数据表应用部分中介绍了该解决方案。

此致、

您好、Joachim/Bob、

 感谢您的回答。  我想得到一个快速的答复，让你知道我还没有失踪，被其他一些东西拖走了。  我将在本周再次回到这个话题、以获得解决方案和解决方案、以便我可以提出更多问题、但从您的回答来看、我认为我将由您处理我提出的两个问题 与明天一起讨论或有疑问...

谢谢、

弗兰克

您好、Joachim/Bob、

 因此、我已经回到这个问题、并选择了几个10K NTC 热敏电阻、它们将非常适合我们。  在将原理图提交给其他人进行审阅之前、我的问题是、如您所示、将 RBias 电阻器放置在热敏电阻顶部与放置在热敏电阻下方是否有任何优势？  似乎它是放置在顶部还是底部、在 NTC 上仍然以相同的方式进行分频器测量、但可能我缺少一些东西。  最初、我将 RBias 放置在 NTC 之上、在此期间、我计划使用 ADS1220 AIN3/REFN1输入上的负载开关来最大限度地减少 NTC 中的自发热、并在我们不进行测量时最大限度地减少电流消耗...

从 TH+_OUT 和 TH-_IN 下方的快照可以看到、电缆的端部将有 NTC 热敏电阻、而 TH-_IN 是信号环路的返回路径。   

你们中的任何人都认为应该更改什么？  我将稍微更新 R-C 滤波器、以将 R14的值减小到更接近 ADS1219数据表中显示的值。

此致、

弗兰克