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[参考译文] ADS1220:确定给定 Vref 和增益的 ENOB

Guru**** 2393725 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1220, ADS122U04, ADS122C04, ADS124S06, ADS124S08EVM

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/696280/ads1220-determine-enob-for-a-given-vref-and-gain

器件型号:ADS1220
主题中讨论的其他器件: ADS122U04ADS122C04ADS124S06ADS124S08EVM

大家好、

我想使用 ADS1220测量两个 PT100,如本 应用手册的第一页所述 。 器件的数据表根据3.3V AVDD 的增益和数据速率以及内部基准来指定 ENOB、但由于我使用 IDAC 馈送 Rref、我不知道我是否可以信任此表。

我需要的是0-45C 范围内 PT100的45000多个计数(100至117.47欧姆)、但正如我说过的、我缺少 ENOB 来验证是否可以获得这么多计数、有人能借给我吗? 谢谢

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    尊敬的用户5352065:

    欢迎来到 E2E 论坛! 通常、ENOB 不是确定结果的良好度量单位、因为该值直接与分辨率的一个 LSB 的值相关、LSB 值将根据基准而变化。  在 RTD 比例式测量中、基准和 RTD 的励磁相同、转换结果基于 RTD 值与基准电阻值之比。  保持精确测量的能力也取决于基准电阻器的稳定性。  我建议查看 http://www.ti.com/tool/TIDA-01526 、它使用相同的概念、但包含 ADS122U04/ADS122C04的设计信息。  ADS1220具有非常相似的模拟输入结构、因此本文的大部分内容都适用。  具体而言、请查看第2.4节。

    此致、

    Bob B

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    尊敬的用户5352065:

    我使用电路实现运行了一些计算、如我们 的技术手册中所示
    遗憾的是、ADS1220似乎无法实现您所需的噪声性能。 假设您不关心功耗、我将电路配置为 IDAC=1.5mA、增益=4、数据速率=20SPS、RREF=600Ohm。 在这些设置下、我得到的温度分辨率约为1.6mK 至2mK、而您要求的分辨率低于1mK。 此计算假设 RMS 噪声值。 如果您要求45,000多个无噪声计数、这将使情况更具挑战性、因为我们必须考虑这种情况下的峰峰值噪声。

    您似乎需要迁移到我们的高性能 ADC 之一、以实现您所需的性能。 在以较低的数据速率运行时、ADS124S06应能够满足您的目标。

    此致、

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    您好、Joachim、

    感谢您的回答、您猜我所想的是该温度范围内的1mK 分辨率。 我并不一定需要它们是无噪声的、因为我一直在考虑将信号过滤到 MCU 中。

    我将检查您建议的 ADC、从"VRMS 分辨率"表中可以看出、这一结果非常出色。 我是否能够如我链接的文档中所示对两个双线 PT100进行比例式测量? 如果没有太多问题、您能否像以前那样提供最佳配置作为参考?

    我有一个附带的问题、当我检查 ADS1220数据流时、我计算了共模要求、并且得到了 AVDD=3.3V AVSS=0V PGA 增益=16 IEX=1000mA 的这些数字。

    VCM 最小条件1 > 1.14V
    VCM 最小条件2 > 0.825V
    VCM 最大值< 2.15V

    由于 PT100会产生如此微小的信号、因此我得到的 VCM 约为0.17V、因此、我想让 PGA 测量 PT100是不是问题的?

    感谢您抽出宝贵的时间、致以诚挚的问候
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    我的意思是 IEX=1000uA,而不是 mA
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    您好、Pablo、

    是的、您通常也可以使用技术手册中所示的 ADS124S06实现相同的电路。
    不过、有两个细微的差异:

    • 借助 ADS124S06、您只能使用增益= 1的实现方案、因为该器件在绕过 PGA 时仅提供增益= 1。
    • ADS124S06中的 IDAC (激励电流)无法在内部路由到 REFP0、这意味着您需要使用另一个模拟输入(例如 AIN4)、将其连接到 REFP0并将 IDAC 在内部路由到 AIN4。


    我们之所以采用技术手册中所示的两个 RTD 串联电路、唯一的原因是、这是我们可以使用 ADS1220测量两个双线 RTD 而无需使用外部多路复用器的唯一方法。
    此电路适用于成本压力极高的热量计应用。
    技术手册中所示的解决方案要求绕过 ADS1220内部的 PGA。 正如您所意识到的、如果我们要使用 PGA、我们将无法满足其共模电压要求。 因此、ADS1220中的增益限制为1、2和4。
    我们可以通过在较低的 RTD 和 GND 之间放置一个偏置电阻器来对整个电路进行电平转换。 然而、热量计的另一个挑战是、它们由电池供电、并且通常在3V 或更低的电源电压下运行。 因此、要使电路与偏置电阻器上的额外压降一同工作将变得很困难。

    借助 ADS124S06、您可以更加灵活地测量两个 RTD、因为该器件提供更多模拟输入。
    最常见的方法是使 RTD 或多或少地并联、并将基准电阻器放置在低侧。
    以下是此实现的原理图。


    基准电阻两端产生的基准电压充当 RTD 测量的电平位移。 这允许使用 PGA 和更高增益。
    根据您的要求(Pt100、T_RTD = 0°C 至45°C、AVDD = 3.3V)、以下设置似乎是一个良好的起点:

    • IDAC = 1.5mA
    • 增益= 8
    • RREF = 1k Ω

    根据我的计算结果、当使用10SPS 数据速率时、温度分辨率应约为0.2mK_rms。 如果使用较低的数据速率、则会提高更多。
    激励电流较小的配置将产生稍差的分辨率。 我们可能不希望将激励电流增加到超过1.5mA、以限制 RTD 自发热的影响。

    请务必注意、在任何给定的时间、IDAC 只会激励一个 RTD。 当您将 IDAC 导向第二个 RTD 时、您需要确保信号在开始转换之前稳定下来。

    您可以在我们的 ADS124S08EVM 上试用该电路、看看您是否获得了所需的性能。

    此致、

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    你好、Joachim、我觉得这对我来说已经足够好了、而且评估板确实非常方便、谢谢、致以最诚挚的问候。