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[参考译文] ADS7056:能够以 mA 为单位精度进行电流检测、以及具有>60A 范围的能力?

Guru**** 1079370 points
Other Parts Discussed in Thread: REF1930, ADS7056, REF3033, REF1933, INA240, REF3030, INA293, REF6230, ADS7057, OPA357, TINA-TI, PGA113
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/1229496/ads7056-current-sense-with-precision-of-units-of-ma-and-capability-of-60a-range

器件型号:ADS7056
主题中讨论的其他器件: REF3033REF1933INA240REF3030、REF1930、 INA293REF6230ADS7057OPA357TINA-TI、PGA113

请考虑下图:


我们正在 设计一个用于测量高达60A 电流的电路、精度 至少为10mA。
关于该原理图、我 有一些问题:

ADS7056数据表建议将 REF1933作为电压基准、但实际上我们计划使用 REF3033: 考虑到其输出噪声为14uVpp、它保持在3.3/(2^14 )以下、 这一个是否适合此14位 ADC @ 2.5 MSPS 的最大精度?

2.如果 REF3033符合#1中的要求,使用一个独特的 REF3033来获取三个  ADS7056模拟电路是否是一个大问题? (考虑到三个 ADS7056之间的 PDN 和噪声共享)   

3. INA240的输出低阻抗是否足以实现与 ADS7056的输入级联?

4.在#3无法实现的情况下、是否可以 改用 INA293A2、因为它似乎在输出端有一个缓冲器?

5.1.在使用  INA293A2检测相位达到最大峰值60V 的 BLDC 电机时、如何避免数据表中图6-31中由于开关而出现巨大的输出电压振铃? (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina293.pdf?ts=1684793322323&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F)



5.2在感应芯片前放置一个 R-C-R 串联网是否足以避免这种振铃(如下图所示)?   


请考虑回答所有要点、因为所有要点对我们的理解都很重要。
提前感谢您的关注。

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    尊敬的 Emmanuel:

    问得好!  您正在查看的部件涵盖 TI 的多个不同团队。  您已登录数据转换器论坛、因此让我们从 ADS7056开始。

    1.REF1933 实际上具有双路输出、通常用作 ADC 基准、然后是 INA 型电路的共模点。  REF3033具有更高的精度、但您还需要50mV 的余量、因此您需要的电压比原理图上显示的3.3V 稍高一些、或者使用具有3.0V 电源的 REF1930/REF3030为 ADS7056供电。  ADS7056能够以高达2.5MSPS 的速度运行、但是 INA 无法驱动以该速度运行的输入。  这是您最终想做的事情吗?

    2. 无论您最后选择哪个 REF 选项、我怀疑您将(或至少是在尝试)同时对全部三相电流进行采样?  这将使一个器件上的瞬态负载增加3倍、而依次对三个相位进行采样。  查看 REF33xx 和 REF19xx 数据表中的负载瞬态图。

    3/4.  根据上面的1所述、您将无法将运行 ADS7053的模拟输入稳定在2.5MSPS。

    5. 让我们从地址1-4开始。

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    您好、Tom

    感谢您的帮助! 我有一些问题:

    直接谈到了:为什么  INA 不能以这样的速度驱动输入?

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    尊敬的 Emanuel:

    我们的 模拟工程师计算器中有一个简洁的工具 、可满足 s 隐性 A 近端 R 稳压器转换器。  ADS7053的最小采集时间为95nS、并为采样/保持电路使用16pF 电容器。  将这些数字插入计算器工具可提供以下结果:

    要全速运行 ADS7053、您需要一个带宽接近50MHz 的缓冲器。  INA293具有大约1.3MHz 的带宽、可支持以大约300kSPS 的速率运行 ADS7053。  您可以在 INA 和 ADC 之间放置一个更快的缓冲器、但您仍需要处理 INA 的稳定时间。

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    Tom、  

    对于 INA240、稳定时间约为10us。 那么、使用50MHz 带宽缓冲器时的实际吞吐量约为100kSPS?

    如果正确、您建议如何获得至少1MSPS 的更好数据速率?

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    尊敬的 Emanuel:

    您仍然可以对 INA @ 1MSPS 的输出进行采样、您将在其整个稳定时间内获得点。  ADS7053输入端的高速缓冲器使您能够在 ADC 输入端准确捕获样本。  如果在 INA 的稳定时间内有振铃、您应该能够准确跟踪这一情况。

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    您好、Tom、
    我了解。
    关于  REF3033:没错、我将同时对三个相位进行采样。 为此、您有何建议来解决 负载瞬态 波动? 或者这是要缓解的措施吗?

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    尊敬的 Emanuel:

    我喜欢为所有三个相位使用一个基准的想法、您可以添加一个缓冲器来帮助克服瞬态。

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    您好、Tom。
    如果在 REF3033中添加缓冲器、它不会给系统带来噪声吗?
    您建议使用哪种 PN 来正确处理这种情况?

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    尊敬的 Emanuel:

    我们提供了一系列有关驱动 SAR 转换器基准的视频、您可能会觉得这些视频很有用。  从此处开始 https://www.ti.com/video/series/analogue-to-digital-converters-adcs.html 并向下滚动页面至主题" 在 SAR ADC 上驱动基准输入 "。

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    您好、Tom。
    感谢您的分享!
    另一件事... 我是否应该使用 REF3033输出为 ADS7056IRUGR 的引脚4和6供电? 考虑到它可能会导致 ADS7056IRUGR 数字电路出现电压振铃、这是否可取?

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    尊敬的 Emanuel:

    DVDD 是芯片的噪声更大的数字端、如果您可以使用 REF3033保持模拟清零、并 从不同的源提供数字、那么这将是首选的解决方案。

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    您好、Tom、
    再次感谢。
    根据您的笔记、我一直在考虑对之前的设计进行一些修改:



    请考虑以下原理图。 我们在原理图中重复了三次。
    对于 AVREF、请参阅下面的原理图:



    我已经考虑为每个半桥使用一个 ref3033。 然后、我想放置一个缓冲电压基准(REF6230)。
    看看 REF6230的瞬态响应:

    在我看来、三个 ADS @ 2MSPS 将最大电流为2.5mA、因此对于此应用而言看起来不错。
    在这种情况下,这一切对你是否有意义?
    (我建议您对此做一些笔记、请)  

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    尊敬的 Emanuel:

    这对我来说很好!  感谢您发送编修。

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    您好、Tom、
    您能否说明每个 ADS 2.5mV 的位误差是什么?
    (是否少于1位?)

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    尊敬的 Emanuel:

    ADS7056是一款14位 ADC。  使用3.0V 基准(您的 AVDD 电源)时、LSB 大小为~183uV。  您的2.5mV 误差代表大约13.6 LSB。

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    您好、Tom、
    我认为我没有正确地表达自己(或者我不理解您的答案)。 我解释:
    考虑到 VREF 变化约为 2.5mV、如果三个 ADS 一起采样、它会对输入的 LSB 误差产生什么影响? 你能告诉这个误差的近端吗?  

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    尊敬的 Emanuel:

    LSB 大小为 Vref / 2^N、在本例中、N 为14。  因此、3.0/16348是183uV 从上方传来的。  基准电压偏移2.5mV 将使 LSB 大小的差异大约为1uV……

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    您好、Tom、
    由于我们的项目存在一些限制、我有一些问题:
    1.可以使用 ADS7057代替 ADS7056吗? 我们是否可以更改 PN 以及任何修改? 否则、需要进行哪些修改?

    2. 如下面所示,我们决定将 REF6230替换为用 OPA357进行缓冲的 REF3033。 这是一个好的解决方案吗?

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    尊敬的 Emanuel:

    ADS7057和 ADS7056引脚对引脚兼容、但 ADS7057具有全差分输入级、而 ADS7056为单端输入。  您可以将 VIN (-)输入到 Vref/2。

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    嘿、Tom、
    1.将  ADS7057 VIN (-)引脚设置为"Vref"而不是"Vref/2"是否有任何问题? 那么将该 VIN (-)引脚接地会怎么样?
    2.您能否就问题2提供有关 用 OPA357进行缓冲的 REF3033的反馈?

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    对不起伊曼纽尔,我不是想点击"返回"按钮。  

    利用 ADS7057、您可以将 AINm 连接至 GND、但无论如何、您都会松散输入范围的一半。  请查看 ADS7056数据表中的表1和 ADS7057数据表中的表2。  ADS7056具有直接的二进制输出、VINp 为0Vref、VINm 接地(输出代码0x0000至0x3FFF)。  在相同的条件下、ADS7057会向您提供0x0000至0x1FFF。  使用 REF3033的缓冲器就可以了!

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    没有问题的回复!
    嗯、对于 INA241A1、零电流意味着输出电压为 Vref/2。
    因此、使用  AINM = 1.65时的 ADS7057、对于零电流:AINP - AINM = 1.65 - 1.65 = 0。
    对于最大正电流: AINP - AINM = 3.3 - 1.65 = 1.65。
    对于最大负电流: AINP - AINM = 0 - 1.65 =-1.65。
    那么在我的结论中、对于满量程运行、 ADS7057的引脚6 (AVDD)和8 (AINM)都 应该连接到 Vref/2 = 1.65V、那是正确的吗?

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    是的!  如果您将两个输入偏置到 ADS7057的 VCM 电平、那么零电流应该会提供0x0000输出。

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    嘿、Tom、  

    我忘了问... 例如、作为缓冲器的 OPA 如何提高 Ina241A2的 BW? 您能否展示一种仿真、以使用缓冲器配置中的 OPA 来测量级联 Ina241A2的3dB 截止频率?  

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    尊敬的 Emanuel:

    作为缓冲器的 OPA 不会直接影响 INA 的带宽。  但是、它将提供对 ADC 采样保持的更快响应。  假定在 ADS7095采样时、在缓冲器前面的 INA 上没有稳定的瞬态或大型阶跃响应、OPA 应能够在采集阶段将 ADC 的模拟输入稳定在1/2 LSB 以内。  不承诺、但我会看到我能做些什么来为您同时获得一个 TINA-TI 或 PSPICE for TI 模型-这需要花一点时间。

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    您好、Tom、  
    我已经更改了一些原理图、如下所示:



    考虑该原理图、我的问题是:是否同时需要 R75和 R63?
    如果移除这些电阻器并将电容器接地、则会对 ADS 的功能有什么影响?
    移除这些分辨率会造成任何偏移或位分辨率损失?

    此致、Tom。

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    尊敬的 Emanuel:

    给我一天时间来回顾你的改变,我明天会尝试回到你的这个时候!

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    您好、Tom、
    好的、我将介绍这个。

    另外、如果可能、检查 OPA 的单位增益配置是否正确、或者模拟线路是否有任何不利方面。

    再次感谢您的关注!

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    尊敬的 Emanuel:

    增益看起来不错、我实际上没有看到任何其他问题。  如果您可以让串联 R 通过原型级并填充为零欧姆、这将是理想情况。  让您有机会看到最终的整体影响(有和没有)。

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    您好、Tom、
    PGA113可以支持 ADS 的2MSPS? 信号完整性会受到怎样的影响?

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    尊敬的 Emanuel:

    我相信您可以接受-您计划通过 PGA 实现多大的收益?  

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    最大增益将是10或20。 好吗?
    我担心的是、ADS 会由于高采样率而消耗很大的电流、这会扭曲 PGA 的信号。

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    在增益为20V/V 时、您应该拥有好于1MHz 的带宽、因此我不会出现问题。  对于 PGA 和 ADC 之间的缓冲器、我认为不会有任何问题。