[参考译文] ADS1120-Q1：用于获得1%精度数据的 ADC 转换器

尊敬的 Hari：

非常感谢您与我们的 ADC 取得联系、并关注我们的 BMS 应用。

老实说、您未能满足 ADS1120-Q1 1%精度的目标、我对此感到有点惊讶。
Ta=25°C 时的初始增益误差(ADC 增益误差+ VREF 误差)应该小于0.25%。
增益漂移主要由 VREF 漂移决定、VREF 漂移是最坏情况40ppm/°C 如果您的温度范围介于-40°C 至85°C 之间、则温度漂移引起的额外误差应小于[25°C -(-40°C)] x 40ppm/°C = 0.26%。
这意味着、即使没有任何增益校准、您也应该能够实现优于1%的测量精度。

几个问题：

• 您是否正在执行任何偏移和增益校准？
• 您是否考虑了分流精度和漂移？ 这通常是基于分流器的电流测量应用中的主要误差源。
• 分流器和 ADC 输入之间是否有任何电路(除了 RC 滤波器)会引入额外的增益误差？
• 与 ADC 满量程相比、您在什么信号电平下测量增益误差？
  如果您使用与满量程相比非常小的输入信号来测量增益误差、则失调误差可能是误差的主要因素。

降低基准电压无助于提高精度。 这可能有助于非常轻微地提高分辨率。
但是、使用具有比内部 VREF 更好的初始精度和更低温度漂移的外部 VREF 将提高精度。

ADS131B04-Q1的一个主要优势是、它可以使用低侧分流器测量双向电流、而无需双极模拟电源或分流信号电平转换。
使用 ADS131B04-Q1时、您很可能需要进行增益校准、因为 Ta=25°C 时的初始增益误差可能高达0.7%、如数据表中所示。

此致、
Joachim Wuerker

你好 、Joachim Wuerker、

美好的一天！

感谢您的回应；由于公差和重要会议、我无法尽快回复。 目前、我们正在进行 全面实施的背景研究、以确定降低准确性的因素。

关于 ADS1120-Q1实现、

增益和 FSR 详细信息如下所示、

1. 电压感应：在分压器的帮助下执行、感应范围为0–1000V

• 增益               = 1
• FSR                = 3.32
• 基准电压        = 3.32V  

    2.电流感应：使用分流电阻器方法执行，感应范围为0-300A

• 增益               = 64
• 运行模式      = Turbo  
• SPS               = 2000
•  

我们不执行偏移、增益误差和增益校准、我们将检查实现情况；是否有相同的参考文档？

将增益从64增加到128是否会对提高电流感应精度产生任何影响？

此处随附的是原理图和软件实现详细信息、有关传感部分、请检查并告知我任何更改或修改。

此致、

V Harikrishna

Harikrishna、您好！

非常感谢您提供更多详细信息。 我也从弗兰克那里得到了一些信息。

首先、我想说的是、增加增益、降低数据速率、 或降低基准电压将主要降低 ADC 的噪声、通常不会提高精度(失调电压和增益误差)-除非由于 ADC 的噪声而限制精度。

有关寄存器设置的一条注释。 "50/60[1：0]位将对您的情况无影响。 这些位仅在使用20SPS 数据速率设置时适用。 因此、我会将这些位保留在00b。

您不想使用内部 VREF 进行电压测量是否有具体原因？ 与3.3V 电源相比、我希望内部 VREF 具有更好的精度和稳定性。 在这种情况下、您必须调整电阻分压器以使信号衰减更多。
请注意、电压基准的精度和稳定性直接影响测量的增益误差。

原理图看起来正常：

• 最好降低电流分流检测的滤波电阻器(R8和 R9)的值、并为其使用0.1%的电阻器。 进入 ADC 的输入电流将导致滤波电阻器上的压降、最终会在系统中显示为失调(或增益)误差。 为了找出导致精度问题的根本原因、最好将这些电阻器替换为0欧姆并比较性能。
• 您已将两个 ADC 的 CSn 信号连接到 GND。 我假设两个 ADC 在您的情况下未连接到同一个 SPI 总线、对吧？
  一般而言、我建议与 CSn 信号进行帧通信。 这样、SPI 会在您每次启动通信时复位并处于已知良好的状态。 如果 CSn 一直被连接至低电平、那么如果 SPI 总线上有任何干扰、特别是在 SCLK 线上、ADC 和主机之间的通信有可能会不同步。

校准。
通常、您需要进行失调电压和增益校准以实现高精度。 尽管如上所述、理论上应该能够在不使用 ADS1120-Q1校准的情况下实现1%的精度-假定外部分流器具有很高的精度。

• 首先、您将实现偏移校准。 为此、您需要以某种方式施加0V 输入信号、然后测量 ADC 的输出。
  例如、您可以通过分流器使用0A 电流、并将其用于"系统"偏移校准。
  或者、您可以使用 MUX[3：0]= 1110b 设置在内部将 ADC 的输入短接在一起。 这只会校准 ADC 本身的偏移、我们称之为"自"偏移校准。
  在这两种情况下、您都将从 ADC 收集多个读数、对结果求平均值、然后将该值存储为您的 MCU 中的失调补偿值。 然后、MCU 会从每个转换结果中减去该值、以获得偏移校正读数。
• 遗憾的是、增益校准的实施难度稍大。 为了进行增益校准、您必须向 ADC 施加接近您要测量的满量程信号的精密测试信号。 测试信号的精度直接影响校准的精度。
  例如、在您的情况下、您必须对分流器应用300A 精密电流源。
  然后、您将再次从 ADC 收集多个读数并对结果求平均值。 然后、您需要将该值与理想的预期输出值进行比较、以得出增益校准因子。

此致、
Joachim Wuerker

你好、Joachim Wuerker、

好的、感谢对校准部分的清晰解释。 我将着手实施。

至于 SPI 总线、是的、两个 ADC IC 都使用单独的通信线路运行。

关于硬件更改，我将尝试将 R8和 R9电阻器更改为较低的值，并具有更好的容差。

谢谢、此致、  

V Harikrishna  

听起来不错的 Harikrishna。

在您的结果上随时发布我的信息。

此致、
Joachim Wuerker