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[参考译文] ADS8694:基于 SBAA243的精度可高速缓冲

Guru**** 1472385 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS8694, INA240, OPA320, ADS8914B, THS4551
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https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/703286/ads8694-accuracy-reacheable-based-on-sbaa243

器件型号:ADS8694
主题中讨论的其他器件: INA240OPA320ADS8914BTHS4551

您好!

我们正在研发一款 MPPT 降压转换器、该转换器在全球系统中具有所需的高精度(1%)。

因此、我们正在寻找一种解决方案、以便在电流测量和电压测量上达到0.5%的精度。

我们找到了 SBAA243设计文档,并有一些问题 :

 -使用此架构可达到的最佳精度是多少?

 -我们是否可以通过 ADS8694更改 ADC 基准,以便利用内部 PGA?

此致、

Benjamin

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    您好、Benjamin、我们将查看您的查询、并将很快与您联系
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    您好 Benjamin、

    可实现的精度取决于多种因素 、包括分流电阻器的精度、电流感应放大器的增益和失调电压误差、ADC 的增益和失调电压误差、基准精度以及电流感应放大器的共模电压误差。

    当输入电流接近零时、失调电压误差往往占主导地位、而当信号接近满量程时、增益误差占主导地位。 在大多数应用中 、用户能够通过执行零测量来执行偏移校准、因此在大多数情况  下、主要误差可能是电流感测放大器的增益误差(最大+/-0.20%)。

    通过执行信号链中不同组件的典型增益误差规格的平方根和方根(RSS)来计算系统的典型总增益误差。  最坏情况下的增益误差是在信号链中添加了器件的最大增益误差规格。  最坏情况下的误差是一个非常保守的估计值。

    INA240电压电源的最大值为 VS=5.5V;因此输出限制为+VS-0.2V;VGND=0.10。  ADS8694最佳刻度设置为0V-5.12V。

      SBAA249上显示的设计能够实现0.056%的典型增益误差 (基于 器件典型增益误差数据表规格的 RSS)和0.281%的最坏情况误差(基于组件的最大增益误差的增加) 执行1点偏移零校准后。  下面是 SBAA243设计的典型/最大增益百分比误差计算示例。

    http://www.ti.com/lit/an/sbaa243/sbaa243.pdf

    谢谢、

    此致、

    Luis Chioye  

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    感谢您的快速回复、

    我们对当前情况的要求是:
    在400mA 至10A 的转换器上精度为0.5%。

    我认为上部分析是针对10A 设定点完成的、因此我的问题是、ADC 基准由 ADS8694进行变化以受益于 PGA。
    通过 PGA、我们可以提高测量低电流时的精度。

    BR、
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    您好 Benjamin、

    ADS8694具有可驱动18位 SAR ADC 的集成 PGA。 由于 ADS8694由模拟+5V 电源供电、PGA 的主要用途是对单端信号进行缩放和电平位移、并将其转换为全差分信号、同时驱动 SAR ADC 的内部 S/H 电容器并对其进行充电。 这简化了设计、因为用户无需设计前端放大器即可驱动 ADC。 可用的刻度为:+/-10.24、+/-5.12。 +/-2.56、0-10.24V 和0-5.12V。

    由于分流放大器(INA240)的输出摆幅限制为0-5V (5V 电源)、因此您可以选择0-5.12V 的刻度设置。 ADS8694将在0-5.12V 刻度下提供18位分辨率;最低有效位重量为19.53uV。 ADS8694在0-5.12V 刻度设置下提供 SNR = 90.5dB;这意味着 ADC 输入端的等效噪声为54.03uVRMS。

    通常、限制系统分辨率的主要噪声因素来自分流放大器(而不是 ADC)。 查看第5页 SBAA240上显示的噪声仿真、分流放大器(INA240)的噪声贡献在其输出端(G=20V/V)为103.2uVRMS。

    由于 ADS8694 (或 ADS8910)分辨率性能高于分流放大器、因此测量的分辨率受分流放大器噪声性能的限制、增加增益不会提高分辨率。 对样本求平均值有助于降低噪声、提高分辨率。 此外、执行零校准或偏移校准将提高精度。

    谢谢、

    此致、
    Luis Chioye
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    您好、Luis、

    感谢您的观看。

    我知道 ADC 的分辨率比分流电阻器更高、PGA 无法解决这个问题。
    对于我来说、PGA 允许达到满量程当我们测量低振幅信号时、我们会增加噪声和有用信号。
    使用平均滤波器、我们可以提高低 amlitude 信号的精度。

    我认为您的结果(典型和最坏情况)基于10A 测量值、而不是所有范围(如果我错了、请更正我)。
    但是、正如我在最后一条消息中所述、我们正在寻找一种解决方案、在400mA 至10A 的电流测量中实现0.1%的精度。

    BR、

    Benjamin
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    您好 Benjamin、

    该采用 INA240、 OPA320、THS4551和 ADS8914B 的特定设计 的电流范围为50mA-10A。  下图提供了不同电流电平下 SBAA243设计的精度误差(测量值)的汇总。  下面还有两个表格、其中显示了不同电流电平下计算和测量的精度误差。   有两组结果、一组没有偏移校准、另一组执行偏移(零)单点校准。

    在50mA 的最小刻度上未经校准测量的精度误差为1.093%; 在执行一个点偏移校准后的误差为0.220%。  

    随附的是一个功率点文件、其中提供    了满量程和最小刻度结果的非常详细的计算/测量精度汇总、以及噪声分析、以及在执行平均值计算时结果的改进。  

    e2e.ti.com/.../7711.Current-monitor_5F00_forum-_2D00_-2_2D00_14_2D00_2017m.pptx

    希望这对您有所帮助。

     此致、

    Luis Chioye

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    您好、Luis、

    非常感谢您的所有支持!

    这对我们的设计非常有帮助。