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[参考译文] ADS1248:ADS 1148和1248的实际分辨率与采样率的关系

Guru**** 2393725 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1148, ADS1248, THS4552

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/744776/ads1248-the-real-resolution-of-ads-1148-and-1248-vs-sampling-rate

器件型号:ADS1248
主题中讨论的其他器件:ADS1148THS4552

大家好、

我使用 ADS1148作为 Pt1000温度传感器的 ADC 来控制调节过程。 ADS1148连接到 MSP430、该 MSP430对与温度相关的过程进行 PI 调节。

在测试期间、我们发现系统中存在一个较大的量化误差(通过闭合反馈环路调节的值、大约占整个范围的0.05%)、计算机模型建议 ADC 在14位(1位符号+ 13位信号)时的实际分辨率、可能为14.5位。

因此我们已经更新到 ADS1248、但奇怪的是系统中的量化误差保持不变!

经过更深入的研究,我发现将采样率从1000 SPS 降低到640 SPS 会降低量化 !?? 计算机模型建议 ADC 在16位(15+符号)时的实际分辨率

然后、我将采样率进一步降低至320SPS、并在量化方面实现了更好的性能

您能告诉我1148和1248的行为是这样的吗?

有关系统的一些信息:

-量化仅取决于 ADC 的采样率-我只能通过更改采样率来更改它、系统和固件的所有其他参数保持不变。 我每秒采集相同的200个样本、但 ADC 采样速度不同

-在 ADC 读数上移动平均滤波器,16个样本长度

- PI 稳压器以相同的频率120Hz 运行

-模拟前端经过全面测试

- uC 中的稳压器软件经过全面测试(数学的量化误差、也使用双精度数)

-构建系统的计算机模型以检查 ADC 的分辨率如何影响量化

-我们测量温度传感器的电流和电压,然后计算:rs = us/is =>温度= f (Rs)

-计算机型号包括前端和上面显示的计算(包括其准确性)

示例波形:

1000SPS、稳压器设定点左侧线性斜坡、右侧稳压器输出(与写入 PWM 的值成正比)、ADS1148和1248也是如此!

320SPS (仅更改了采样率!我每秒采集相同的总样本数、但 ADC 采样速度较低):

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    Tomasz、


    我不确定您的系统中发生了什么情况。 问题的一部分是、我不能完全理解系统中每个组件的作用。

    为了确保我理解、图中的左侧首先显示了设置稳压器的输入阶跃(这将是红色的图)。 然后、右侧显示了由 ADC 测量的稳压器输出(如白色图所示)。 对于较低的数据速率、您会在稳压输出中看到这些不均匀的阶跃、我认为这是问题所在、而对于较高的数据速率、您会看到更多的连续斜坡?

    首先、ADS1148和 ADS1248的行为类似、这并不奇怪。 ADS1148和 ADS1248在高数据速率下的噪声性能相似。 请查看表2以了解这两种数据表、两种器件在数据速率为320或更高时的有效位数基本相同。 在较低数据速率下、ADS1248的性能要好得多、其中的噪声性能远高于16位电平。 对于您的实验、当您以极低的数据速率(20SPS)运行时、我会检查结果。 器件之间应存在更多的差异。

    至于您的结果、是否可以发布 ADC 输出数据? 这将是从 ADC 输出的代码中的原始数据、不会转换为任何其他单元。

    如果您的系统中有一些方框图、我也会不胜感激。 我可以更轻松地了解您正在测量的结果和描述的结果。 我还想知道器件是如何配置的、并将所有寄存器值报告回。 详细说明。 我还想知道在您测量它们时的相对输入电压和基准电压。


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    -我正在使用内部基准

    -我将使用 THS4552全差动放大器测量温度传感器的电压和电流、温度= f (Rs)= f (us/is)、电路如数据表中所示

    方框图很简单:传感器->前端:THS4552 -> ADC:ADS1248 -> uC:具有 PI 稳压器的 MSP430 ->输出:高分辨率 PWM ->功率级

    关于波形:在 LEF 上、右侧信号上有一个与 uC 测量的温度成比例的设定点(红色:设定点、白色:设定点的移动平均值)。 我们确信 uC 内的数学运算是可以的、量化仅来自 ADC 采样率。 我将尝试在恒定温度下测量传感器电压和电流的直方图。

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    以下是原始 ADC 信号的直方图:传感器:系统开启时的电压和电流。 我们预计噪音主要来自水泵(温度随机波动、范围为几 mK) 640 SPS。

    电源 根据数据表、ADS1248的有效位数远优于1148 @ 640SPS

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    Tomasz、


    让我首先回应您最近发布的帖子的评论。 两个器件的有效位数(ENOB)在640SPS 时相同。 在 ADS1248中、我们报告了针对 RMS 噪声和峰峰值噪声计算的 ENOB、括在(括号)中。 对于 ADS1148、我们仅报告根据峰峰值噪声计算得出的 ENOB。 如果您查看这两个数据表、ADS1248的表4 (括号中的元素)和 ADS1148的表2是配置、在640SPS 时显示相同的性能。 (我想我在上一篇文章中提到了两个数据表的表2、抱歉。) 同样、对于320SPS 及更高的数据速率、这两款器件的性能将相似。 由于增益较低、您只能在较低数据速率下看到 ADS1248的噪声优势。

    至于您看到的量化噪声、我仍然对您的系统和设置没有很好的了解。 在我看来、您的设定点是量化的(左图中的红线)、因此、如果您具有更快的数据速率和低噪声测量、您将在测量中获得一些类似的量化。 但是、红色图上叠加了一个白色的波形、您可以说这是设定点的移动平均值。 对我来说、该白图看起来不像设定点的移动平均值、它看起来像一个测量的回读值、因为线路上存在一些噪声。

    在左侧的图中、这是 uC 的输出、但最好将 ADC 的输出放在电子表格中以查看器件的实际值。 如果读取中出现错误或其他一些数字错误、我们可以通读结果进行调试。 从系统的角度来看、您可以看到输出结果、但我必须对其进行调试、如从 ADC 测量的输入到 ADC 的输出代码。

    因此、我仍然需要更多地描述您正在测量的内容。 除非您实际测量设定点的量化阶跃、否则 ADC 不应存在任何量化误差。 但是、如果存在某种量化误差、则输出数据上应会出现这种情况。 作为测试、我将删除您使用的移动平均值、并使用较低和较低的数据速率来查看 ADC 的行为。

    无论怎样、我都无法看到您的系统、我只需要更好地描述 ADC、配置设置以及您如何使用器件。


    吴约瑟
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    吴约瑟