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[参考译文] ADS1299:偏置放大器滤波器和输入滤波器问题

Guru**** 1124380 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1298, ADS1299
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/1196980/ads1299-bias-amplifier-filter-and-input-filter-questions

器件型号:ADS1299
主题中讨论的其他器件:ADS1298
我已经使用 ADS1299 ADC 设计了一个功能原型。 我目前正在深入探讨偏置放大器和输入滤波器、需要加以了解 
略高于数据表提供的值。 我将参考 ADS1299数据表 SBAS499C 2017年1月修订版、评估套件用户手册
对于 ADS1299 (EVK)、SLAU443B 2016年1月修订版和应用手册 SBAA188 "使用右腿驱动放大器改善共模抑制"应用手册2011年7 月、我在数据表和应用手册中遇到了几个拼写错误。 如果我不正确、请告诉我。 在数据表的第10.2.2节中、讨论了由 Rbias 设置的增益、尽管图73将其显示为 RF。 我认为这些是相同的。 在 SBAA188图7中、输入滤波电容器显示47nF、但 ADS1298 PDK 原理图显示47pF。 在 ADS1299数据表中、图73显示了220K 的输入加法电阻器。 公式11和附近的文本将其称为330K。 ADS1299可设置为测量偏置放大器输入电阻器本身。 将通道2 ADC 设置为增益为1的短路引线测试、并启用 BIAS2N 和 BIAS2P。
偏置测量模式下将通道3连接到 Biasin、并启用偏置放大器。 请注意、无法使用 EVK 应用启用通道1 BIAS1N 和 BIAS1P、
可能是软件错误。 阅读 CH3以了解偏置放大器的 Vout。 短接导线测试将 BIAS2N 和 BIAS2P 上的输出偏置为-0.25V、即通过一个电阻器将(VREFP + VREFN)/2连接到可编程器件
增益放大器(PGA)输入。 反相加法放大器为 Vout =-((RF/Rin1)* V1 +(RF/RIN2)* V2…… )。 EVK 具有392K 欧姆的偏置电阻(RF)和
偏置输出测量值约为0.9V。 由于所有输入电阻器是相同的、Vout =-(RF/Rin)*(V1 + V2)和
求解 Rin =-(RF *(V1 + V2))/Vout =(392K 欧姆*(-0.25V +-0.25V)/0.9V = 218K 欧姆。 这在220K 的1%以内。 因此、我认为等式11具有错误值的输入电阻器。 我的问题。 我从数据表9.3.2.4.5中了解到、偏置放大器(或驱动右腿- DRL)接收来自 PGA 的共模噪声(CMN)
放大、反转、然后将其反馈到人体中、以进一步降低 CMN。 这主要是交流线路频率(50Hz/60Hz)。 它是一个
闭环系统、环路中包含偏置放大器、人体/电极模型、输入滤波器和 PGA。 数据表和 SBAA188应用手册仅提供反馈
电容器可设置偏置放大器带宽、但对于应设置的带宽没有进一步的解释。 使用 fc = 1/(2*PI*R*C)将其设置为106Hz
数据表中。 EVK 有一个392K 的增益电阻器和一个0.01uF 的 CF (R8/C20)、以实现1.78的最小直流增益和40.6Hz 时的-3dB 截止频率。
为了使偏置放大器正常工作、该滤波器是否不应在没有衰减和相移的情况下通过线路交流频率? 如果是、为什么 EVK 带宽较低
主要 CMN? 如果能够更详尽地解释偏置放大器的低通滤波器的目标带宽和推理、我将不胜感激
选择该带宽的背后原理。 下一个问题是确定输入滤波器(Rfilt/Cfilt)的截止频率。 从第10.2.2节中删除
"由于采用了 Δ-Σ ADC 滤波器抽取拓扑、因此滤波器的截止频率可以远高于 ADC 的数据速率。 请细心一些
防止 Fmod 处数字抽取滤波器响应第一次重复时出现混叠。"
此处的目标更明确、您应该在 Fmod 和更高频率有足够的阻带、以限制输入采样率并提供足够的通带
输出采样率的带宽。 您可以从数据表中的表1、2、3得出带宽约为输出采样率/3.817。
图74示例中、数据表仅显示输入 RC 滤波器的4.99K 欧姆和4.7nF。 这是用于 EVK 的同一个一阶输入滤波器、截止频率为-3dB
6.79KHz。 Fmod 处的衰减为-47db、对于16Ksps 设置、截止频率远高于带宽。 如果我只打算使用250sps、我能不能
减小滤波器的截止频率以改善 Fmod 处的阻带衰减。 可能是也可能不是。 在 SBAA188和"设计抗混叠滤波器的三个指南"博客中、有一个公式
CMR = 20 log ((Rtol + CTOL)/100)+ 20 log (f/fc)
其中 fc 是滤波器的截止频率、f 是 CMN。 SBAA188接着说、最好为滤波器提供更大的带宽以改善 CMR。
虽然我在文章中找到了该公式的几个实例、但我还没有找到该公式背后的推导和理论。 CMR (CMRR)是以 dB 为单位的差分和共模增益(或损耗)之比。 在上面的公式中、容差和频率看起来都不是直接的
与滤波器级的增益/损耗相关、虽然20 log (f/fc)可以近似计算 f > fc 时的阻带斜率、但它不是的模型
低通滤波器增益。 那么、如果有一个对该公式的深入证明、我可以引用它吗? 如果不是、有人能解释其背后的理论吗?

谢谢
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    您好!

    我们至少需要另外24小时才能与您取得反馈。

    谢谢

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    您好!

    感谢您的详细写作。

    1."在数据表第10.2.2节中、讨论了由 Rbias 设置的增益、但图73将其显示为 RF。 我认为这些是相同的。 "

    这可能是一个拼写错误、它应该是 RF。

    2."在 SBAA188图7中、输入滤波电容器显示47nF、但 ADS1298 PDK 原理图显示47pF。 "

    ADS1298和 ADS1299是不同的器件、本文档和图 适用于 ADS1298而不是 ADS1299。 此外 、用户可以根据应用和配置带宽的实验选择更改该电容器、因此 如果文档完成并在 EVM 发布的不同时间发布、可能会有所不同。

    在 ADS1299数据表中、图73显示输入加法电阻器为220K。 公式11和附近的文本将其称为330K。  

    是的、这可能是一个拼写错误。

    EVK 具有392K 的增益电阻器和0.01uF 的 CF (R8/C20)、最小直流增益为1.78、截止频率为40.6Hz 时为-3dB。
    为了使偏置放大器正常工作、该滤波器是否不应在没有衰减和相移的情况下通过线路交流频率?  

    理想情况下、具有 CF 的偏置放大器充当增益或衰减和移动噪声的积分器、以实现一些噪声消除、并为测量单元(UUM)提供直流偏置、从而使 UUM 不会在未知电压中浮动。

    EVM 上的大多数 RC 用于   基本测试和评估。 客户不需要继续使用它、可以根据自己的实验和应用进行更改;他们不必采用相同的方法。

    例如、这两个 RC 可能会因客户希望连接电极的方式而异、并设置内部 Rbias;不同客户根据其应用和产品设置/配置不同。

    5."如果我只打算使用250sps、我是否可以减小滤波器的截止频率以改善 Fmod 处的阻带衰减。"

    图74。 设计人员和开发人员实际上只是出于示例目的、可以对滤波器进行不同的配置、并针对其感兴趣的信号和应用进行测试和测试与测试以及数据收集和分析。

    6.

    "CMR (CMRR)是以 dB 为单位的差分和共模增益(或损耗)之比。 在上面的公式中、容差和频率看起来都不是直接的
    与滤波器级的增益/损耗相关、虽然20 log (f/fc)可以近似计算 f > fc 时的阻带斜率、但它不是的模型
    低通滤波器增益。 那么、如果有一个对该公式的深入证明、我可以引用它吗? 如果不是、有人能解释其背后的理论吗? "

    抱歉 、第2节"共模至差分信号转换"可能是我们可以提供的信息。

    也许您可以查看  

    "Winter、B.B.和 Webster、J.G.(1983年)。 右腿驱动电路设计。 《关于生物医学工程的 IEEE 交易》、第30卷、第1号。 PP。 62 - 66"。

    谢谢

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    您好!

    感谢您的及时评论、

    SBAA188拼写错误。 请注意、SBAA188图7明确提到  ADS1298EVM 、但该器件不匹配、这与 ADS1299不符、所以我的错。  

    "Winter 、B.B.和 Webster、J.G.(1983)。 右腿驱动电路设计。 《关于生物医学工程的 IEEE 交易》、第30卷、第1号。 PP。 62 - 66"。 非常宝贵。 它位于一个带薪壁后面、但非常值得、因为它正确描述了偏置放大器/RLD 的带宽。 在本文中、他们使用该反馈电容器来补偿系统中的各种延迟、以防止振荡并证明他们的工作。  EVK 滤  波器在主共模噪声下的损耗接近6dB、并且不会有效地降低该噪声、尽管它可能有助于校正任何直流失调电压。  

    我提出问题的原因是要了解有关设计选择的参数、而不是盲目复制 EVK。 正如我发现的、这是一个糟糕的想法。 在其他的评估板上、只要了解设计人员的目标和做出的折衷、就可以作为宝贵的附加文档。  

    这话什么意思  

    [引用 userid="517551" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1196980/ads1299-bias-amplifier-filter-and-input-filter-questions/4515662 #4515662"] 第2节共模到差分信号转换[/quot]

    您所指的是什么文档? 我在数据表或 SBAA188中看不到与之匹配的任何内容。

    此公式存在问题。   我要求 TI 说明他们是如何到达的、以及 SBAA188 所提出的"保持宽带宽"保持良好 CMR 的主张是否可以在所有类型的一阶 RC 滤波器中得到证实。  

    也许您知道其他文档可以更好地涵盖 FDA 中的 RC 低通滤波器及其如何影响共模抑制。  

    Bob

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    您好!

    很高兴 IEEE 论文内容丰富。

    ----------------------------------------------------

    "我提出疑问的原因是了解有关设计选择的参数、而不是盲目复制 EVK "

    注释:正确、EVK 的目的不是或完全复制到产品中。 相反、上面提到的大多数 Rs 和 Cs 留给开发人员和设计人员进行更改和/或修改、实验和测试数据收集和分析以及试验和错误、然后在做出决策之前重复此过程。

    不同的客户和设计者和开发人员根据应用和产品设计对 EVK 进行不同的配置、然后在做出决策之前执行上述操作、然后转到产品原型设计和进一步的实验和测试以及以上和 V&V

    "第 2节共模至差分信号转换"是指前面消息中提到的"使用右腿驱动放大器 SBAA188改进共模抑制"-

    谢谢

  • 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。

    具有讽刺意味的是,这又回到了我第一次用 SBAA188方程式2提出问题的提法。  我认为 ,您没有任何信息,原始作者可能已经很久了,并且相信它能够正常工作,因为它被用于其他 TI 文档中。

    所以我有一个假设,我想建议。 公式为  

    我认为作者表示、失配是组件将通过特定容差关闭的最大值、即  5%电阻器。

    如果是、我们可以将第一部分减少到2 + CTOL + Rtol 或20 * log (2 + CTOL + Rtol) 大约为6dB、对于20%的器件为7.604db (2.4)

    第二部分更有趣。 有许多方法可以表示低通滤波  器,例如:、  

    仅举几个例子。 有很多不同的方法可以看大象,你可以在维基百科上找到更多。 除低通滤波器的分段近似值外、所有这些值都不涉及 ffc。 对于 f < fc MAG = 0;f >= fc、MAG = 20log (f/fc)。 我认为这就是诀窍、20log (f/fc)是滤波器阻带的近似值、并忽略通带。 它可能会忽略它、因为增益(和 CMRR)在大多数情况下不受影响。

    捕获是它仅对 f >= fc 有效。 作者将 f 设置为60Hz、fc 设置为6kHz 或 f < fc、然后根据其针对某个区域的公式进行假设、该区域无效。  我们最终得到-40dB、而不是本应为0dB 的值、如果它有效、则会很大。 毕竟、两个组件中的20%不匹配是1.6db 差。  

    这就是我对该方程的问题。

    我不认为截止频率对其通带内的主共模频率有很大影响。 如果公式定义正确、则可能会发现较高频率的共模噪声(>fc)会出现问题、因为 CMR 会下降。 还有不同的 RC 低通滤波器配置、用于处理频率> fc 时的共模噪声。

    我正在尝试一些数学插页、很难讨论仅包含文本的公式。  

    Bob

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    尊敬的 Bob:

    感谢您的评论。 我们没有任何有关  SBAA188的进一步信息要披露。

    谢谢