[参考译文] ADS1158：电路设计确认

尊敬的用户5367416：

我很高兴查看您的原理图并回答您的问题！ 我的评论如下...

[引用 user5367416]\n 不会使用外部信号调节、因此 MUXOUTP、MUXOUTN、ADCINP 和 ADCINN 不会连接。

我建议在 MUXOUT 和 ADCIN 引脚之间添加运算放大器缓冲器。 由于 ADC 输入是无缓冲的、并且直接进入开关电容 Δ-Σ 调制器、因此您的电流电路配置将具有由电阻分压器输出阻抗和 Δ-Σ 调制器输入阻抗(形成其自己的电阻分压器)导致的增益误差。 在 MUXOUT 和 ADCIN 引脚之间添加 OPA320或 OPA365等可增加 ADC 的输入阻抗、并有助于消除输入信号源的输出阻抗较高时出现的增益误差。

[引用 user5367416]\n 如果是这种情况，4.096Vref 是否是一个不错的选择？ 显然、我需要将0-18V 输入进一步降至0-4V。[/quot]

是的；但是、您可以将高达5V 的基准与 ADS1158配合使用...因此、诸如 REF5040、REF5050、REF6x40或 REF6x50之类的器件是很好的精密基准源选项。

[报价用户="user5367416"] AVSS、DGND、AICOM 和 VREFN 均连接到系统 GND。[/quot]

完美！ 我建议在连接到公共接地之前、将 VREFN 布线回基准源的接地引脚。 这样一来、任何流过接地层的电流都无法通过共阻抗耦合耦合耦合进入 ADC 的基准电压。

[引用用户="user5367416"] AVDD 和 GND 之间使用10uF 和0.1uF 电容器、VREFP 和 GND 之间-这直接取自数据表中的示例原理图。

很棒！ 我还建议在 DVDD 引脚上添加旁路电容器。

[引用 user5367416]START 和 DRDY 功能将通过 SPI 在软件中实现、因此 START 和 DRDY 引脚未连接。[/引用]

我建议使用/DRDY 引脚作为微控制器的中断、因为它将使您能够更轻松地收集 ADC 数据(更少的样本缺失的可能性)、并且无需不断轮询 ADC、因为 ADC 会占用宝贵的处理器带宽。 您不必使用/DRDY、但如果您有可用的可中断 GPIO 引脚、我强烈建议您使用它！

此外、START 引脚需要连接高电平或低电平、而不是保持悬空。 将 START 设置为高电平将使 ADS1158持续转换(并且在多路复用时将获得最大数据吞吐量)。 将 START 引脚设置为低电平将允许您通过脉冲转换命令控制转换；但是、您需要在每次转换后发出此命令才能开始下一个转换。 如果您不确定要使用哪种模式、则可能需要在微控制器上使用单个 GPIO 引脚来控制两个 ADC 的 START 引脚。

[引用 user ="user5367416]]将使用一个4引脚16MHz SMD 振荡器、通过一个50Ohm 串联电阻器连接到 CLKIO (根据数据表)、从而使用外部主时钟。 因此、CLKSEL 将连接到5V、而 PLLCAP、XTAL1和 XTAL2未连接(根据数据表)。[/quot]

正确！

[可选]如果希望 ADC 更加同步、您还可以考虑仅使用单个外部时钟源为两个 ADC 计时； 这意味着 ADC1和 ADC2将完全同时完成其转换(而不是在运行独立时钟时几乎同时完成)。

此致、
Chris

您好、jars121、

[引用 user="jars121]\n 您的目标是什么？ 在本例中、0Ohm 电阻器是否仅用于简化电路板/组件布局？[/quot]

0欧姆电阻器使得这些放大器的增益仅为1V/V；它们是完全可选的、因为您始终可以使用走线将负输入和输出直接连接在一起。

这主要是我在上一篇文章中所说的、但我建议在原理图中保留 R2、但不要将其实际焊接到 PCB 上。 通过在原理图中保留电阻器占位符、您可以更灵活地在将来修改电路。

我唯一的其他建议是为每个运算放大器在 V+/GND 和 V-/GND 之间的运算放大器电源添加旁路电容器。

此致、
Chris

您好、jars121、

没问题！

[引用 USER="jars121]'我是否按原样保留原始 R2电阻器、并在 PCB 布局中将布线连接到 R2 /从 R2连接到 R2、但在组装时省略 PCB 中的 R2？ 即、该迹线将是开路？[/quot]

正确。 实际上、PCB 原理图/布局中包含其他组件是很常见的、然后在 BOM 或汇编文件中、您会指示这些位置不会填充任何组件。

使用不会完成连接的存根跟踪没有任何问题。 在这种情况下、由于其电压由运算放大器的输出定义、因此迹线不是悬空的。

[引用 USER="jars121"]我已经为每个运算放大器在 V+/GND 之间添加了一个1uF 旁路电容器、但不确定如何为每个 V-添加一个类似的电容器、因为它们已经连接到 GND？

抱歉、我想的是一个具有双极电源的典型运算放大器电路、但在本例中、只需要 V+旁路电容器。 您所做的是正确的。

我希望这对您有所帮助、
Chris

您好、jars121、

对于所有可能的过压条件、我不能推荐单输入保护电路...在设计此类电路时、需要问的重要问题是"您要防范什么？" 如果您只担心直流过压、并且需要保护高达40V 的电压、那么二极管和电阻器就足够了。

我认为上面的电路(来自 ADS1158数据表)是一个很好的开始、但我会对它进行一个小的修改... 在二极管后面放置串联电阻器、或在二极管后面添加一个额外的电阻器。 这样做的原因是、您希望将尽可能多的电流从 ADC 中引导出去。 如果电流流经 ADS1158的 ESD 二极管、则串联电阻器上会出现压降、将这些二极管置于电压更高的一侧(电阻器的一侧)将使二极管更有效。 目前、如上所示、如果肖特基二极管在 ESD 二极管(ADC 内部)之前未导通、则 ESD 二极管将必须耗散所有这些功率、肖特基二极管将不会提供太多保护。

关于您的具体问题...

1. 很可能、是的... 这取决于您可使用的电源电压、因为二极管需要以适当的电源电压为基准、以便在输入电压超过特定电平时导通。 如果您只有5V 电源、则二极管需要位于电阻分压器后面、因为您没有可供参考的13V 电源(例如)。
    
2. 是的、如果输入信号超过(AVDD + V_TH)或|AVSS - V_th|(其中"V_th"是二极管的正向压降)、则二极管将导通并分流部分多余的电流、使其远离 ADC。
   
   即使这些二极管没有被转发偏置、也会对电路的精度产生影响。 确保特别注意二极管的反向泄漏电流、并尝试选择反向泄漏电流较低的二极管(因此、可能考虑使用 TVS 二极管而不是肖特基二极管)。 泄漏电流路径将导致偏移和偏移漂移增加(尤其是在较高温度下、反向泄漏电流呈指数级增加)。 这些电流将流经串联电阻器、因此、虽然使串联电阻器更大是可取的(用于提供输入电流限制)、但较大的串联电阻器也会导致失调电压和失调电压漂移性能降低。
   
    
3. 仅使用10kOhm 的串联电阻就足以 防止12V 直流电...
   假设串联电阻器上的压降为7V (从12V 输入到5V AVDD)、电流将限制为7V/10kOhm = 0.7mA。 ADS1158可承受高达10mA 的持续输入电流。 但是、在发生高压 ESD 事件时、您可能希望使用快速作用的二极管将电压电平钳制到电阻器能够将电流限制在10mA 或更低的电压。
    

此致、
Chris

您好、jars121、

我认为保护电路拓扑看起来不错... 在电阻分压器、二极管和串联电阻器之间、您可能可以使用更小的串联电阻器值、这将具有更低的热噪声。 此外、较小的电阻值将有助于改善二极管泄漏电流导致的失调电压和失调漂移。

我唯一要注意的另一件事是不缓冲您的输入信号... 如果有效的"源阻抗"(从 ADC 输入中可以看到)过高、则可能会由于开关电容器 ADC 输入而开始看到增益误差或其他奇数行为。 有关示例、请参阅以下 E2E 主题。

对于大型串联电阻器和分压器、我会考虑在 MUXOUT 和 ADCIN 引脚之间包含运算放大器缓冲器、以避免出现此类问题。

此致、
Chris