[参考译文] ADS8671：ADS8671轮询速度

您好、H.Williams、

如果您以1MSPS 运行 ADS8671、则无法使其采样速度更快。  这些脉冲发生的频率如何？  15kHz 滤波器的用途是什么？  您能否提供原理图或一些示波器迹线来显示 ADS8671的脉冲序列和相关控制信号？

脉冲随机发生。  它们平均每100毫秒发生一次。   

LPF 内置在 ADS8671中。  数据表中的图7.1显示了二阶 LPF 位于 PGA 和 ADC 驱动器之间： 之后  

从 ADS8671数据表：

7.3.5二阶低通滤波器(LPF)为了降低 PGA 前端放大器和增益电阻器的噪声、该器件的 AFE 电路在 PGA 输出端具有二阶抗混叠 LPF。 模拟抗混叠滤波器的幅值和相位响应分别如图7-5和图7-6所示。 为了实现最佳性能、抗混叠滤波器的–3dB 截止频率通常设置为15kHz。 滤波器的性能在 ADC 支持的所有输入范围内保持一致。

下面是我的分线板的原理图：

啊！

我没有想到内部 LPF、抱歉！  您能否共享一个图或显示输入脉冲序列与转换结果的图示、您如何让 AGND 和 DGND 相互参考？

AGND 和 DGND 连接到同一接地轨。  这里是我的分线板图片、它连接到一个 Tensy 4.0微控制器、在 OLED 上显示计数。  底部试验电路板有一个生成测试脉冲的 nRF5280。  经过10、000个脉冲后、ADS8671仅显示9、954。  我使用示波器上的累计器验证了计数。  ADS8671自定义试验电路板的引脚分配与芯片使用相同的引脚分配。

在此设置中、您实际运行 ADS8671的速度有多快？  使用这些飞线时、您可能会遇到一些信号完整性问题、这些问题会导致脉冲计数的差异。

我不确定你的意思是多快。  SPI 波特率为18MHz。  但是、我不使用 SPI 进行计数。  相反、我使用 SPI 设置警报阈值、然后使用微控制器 GPIO 引脚对 ADS8671警报引脚(14)上的脉冲进行计数。

我想我们现在就这个问题讨论了一些话题。  我只想知道修改 LPF 频率的最佳方法。 我不完全理解数据表的第7.3.5节(包含在我之前的帖子中)。  我认为 LPF 会导致瓶颈、在15kHz 时将 ADC 采样率限制为大约66微秒的窗口。  理想情况下、我认为我需要将速度提升至至少40kHz、以将窗口减小至25微秒(最短脉冲的长度)。

数据表的以下部分表示可以调整 LPF 频率。  非常感谢您提供一些有关修改 LPF 频率的最佳做法的建议、 并确认我正确理解数据表。

7.3.7.1内部参考
该器 件具有一个标称输出值为4.096V 的内部基准源。为了选择内部基准、必须将 RANGE_SEL_REG 寄存器的 INTREF_DIS 位编程为逻辑0。  当使用内部基准时、REFIO 引脚变为具有内部基准值的输出。 μF 在 REFIO 引脚和 REFGND 之间放置一个4.7 μ F (最小值)去耦电容器、如 图7-7所示。 电容器必须尽可能靠近 REFIO 引脚放置。  内部带隙电路的输出阻抗通过该电容器创建低通滤波器、以对基准噪声进行带限。  使用较小的电容值可在系统中实现较高的基准噪声、这可能会降低 SNR 和 SINAD 性能。 由于 电流输出能力有限、REFIO 引脚不得用于驱动外部交流或直流负载。 如果 REFIO 引脚后跟合适的运算放大器缓冲器(例如 OPA320)、则可将其用作源。

ADS8671可在1MSPS 吞吐量下运行。  这意味着每1uS 采集1个样本、其中包括执行实际转换、然后通过 SPI 接口将数据传送回微控制器。  如果您的脉冲每~100ms 左右就有25-50us、那么我认为没有什么好的理由会丢失任何脉冲-即使是15kH LPF、您也应该将大部分信号输入 ADC。  您实际上不是读取 ADC 数据、而是查看 ALARM 引脚吗？  无法修改内部 LFP、它是固定的。  第7.3.7.1节是指可在基准上引入的噪声、该噪声将决定转换结果的总体精度。  虽然上面的简化模拟前端中没有显示、但它将与 ADC 相连、而不是 LPF 块。  如果您所做的只是设置 ADC 触发阈值、然后对警报脉冲进行计数、那么简单的比较器是否能够 满足这一要求？  

感谢您的详细回答；它非常有帮助！  我认为我理解。  可以说 ADS8671能够每秒测量100万个样本、但每秒只能测量15、000个样本、因为15、000次之后噪声会根据图7.5呈指数增长吗？

目前、我只是尝试确保所有脉冲都被计数。  我认为警报引脚是最快的方法。  我最终确实想测量-45mV 至-200mV 范围内的脉冲电压。  存在大约+/-25mV 的背景噪声。  在更高的采样率下引入的额外噪声是否会妨碍这种类型的精度？  此外、噪声会以必要的采样率使结果偏斜多少位？

您好、Hugh、

不-说这一点并不公平。  ADS8671可精确转换1MSPS 的输入信号、因此就 ADC 而言不存在任何问题。  15kHz 带宽只是将信号衰减一点、因此根据您设置的限制位置和脉冲幅度、您可能会"跳闸"警报引脚、也可能不会"跳闸"。  对于启动器、您可能会尝试将报警限值降低至低于-45mV 电平的预期转换结果。  不确定噪声的+/-25mV 来源是什么、但如果您确实是以1MSPS 采样并绘制实际转换结果、我很确定您会看到 一系列看起来像"反转"的鲨鱼鳍(由于15K LPF)、幅度各不相同 (基于-45至-200 mV 水平)通过海量数据游泳。

是否有办法计算采样率增加时的分辨率损失？

您目前设定了什么报警阈值？  正如我之前提到的、15k LPF 将对脉冲的 dVdT 产生影响。  如果您有任何种类的模拟 SPICE 仿真器工具(如果   您没有、请尝试 TINA-TI 或 PSPICE-FOR-TI)、您可以通过 LPF 对脉冲进行建模、您可以看到 ADS8671内 ADC 的实际输入将在其输入上得到什么。  如果您知道脉冲的持续时间、则可以调整 ADS8671的采集时间、以获得更长的采样时间、并可能获得脉冲波形的准确峰值。  如果脉冲真正以随机间隔和可变脉冲宽度传入、最好的做法是以1MSPS 的速率进行采样、然后您可以像 ADC 输入中出现的那样重建脉冲。  最后、您不应在更高的采样率下松动脉冲序列的分辨率-它实际上应该会变得更好。