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[参考译文] ADS127L21：ADS127L21：使用双极而不是单极时、我应该考虑什么？

admin
Guru**** 1794070 points
Other Parts Discussed in Thread: THS4551, ADS127L21, THS4511, PGA855, ADS127L11, THS4561
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/1321659/ads127l21-ads127l21-what-should-i-consider-when-using-bipolar-instead-of-unipolar

器件型号：ADS127L21
主题中讨论的其他器件：THS4551、 PGA855、ADS127L11、 THS4561

我正在使用 THS4551 (FDA)和 ADS127L21 (ADC)设计电路。

假设您是在双极模式下使用它、

用于 THS4551
① Ω 分别将+2.5V - 2.5V 应用于 VS+和 VS-。

用于 ADS127L21
① AVDD1 = 2.5V / AVSS =–2.5V


我是这样设置它的。

关于共模电压、是否可以将 ADS127l21的 VCM 端子直接连接到 THSVOCM 端子？

可能是 Vcm = VOCM = 0V。

一个问题是、

如果您查看 THS4511的数据表、会发现 VOCM =(Vs+)-(Vs-)/2。

在这种情况下、即使施加了 THS45s 的 Vs+=2.5V/Vs-=-2.5V、

因此 VOCM =(2.5 -(-2.5))/2 = 2.5V？

或者 VOCM=(2.5 -2.5)/2 = 0V 吗？

如果 ADS127L21设置为双极、则 Vcm = 0V。

在这种双极模式情况下、

将 ADS127L21的 VCM 端子直接连接到 THS境内 的 VOCM 端子是否有问题？ 这是个问题吗？

数据表中的所有内容都是以单极性来解释的、这可能会让人困惑。

请您给予答复。

  • 0
    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

     可以将 ADS127l21的 VCM 端子直接连接到 THS52的 VOCM 端子吗？

    是的、您可以将 L21 VCM 端子直接连接到 THS4551 VOCM 引脚。

    如果您查看 THS4511的数据表、会发现 VOCM =(Vs+)-(Vs-)/2。

    在 THS4551数据表中、这似乎是一个错误、应显示 VOCM=((Vs+)+(Vs-))/2。  换句话说、VCOM 引脚的默认值将是电源电压的平均值或中点。

    当为 THS4551使用+/-2.5V 电源时、默认输出共模电压为0V、VOCM=(2.5+(-2.5))/2 = 0V、这也是 AVDD1=2.5V 和 AVSS=-2.5V 时 ADS127L211的 VCM 输出电压。

    实际上、由于 ADS127L21和 THS4551均由相同的电源供电、因此可选择将 VCM 和 VOCM 引脚连接在一起、因为它们将默认为相同的电压。  这可能会使电路板布线更容易。

    这如 ADS127L21数据表的图9-8所示。  虽然这个示例为 THS4551和 ADS127L21使用了一个单极5V 电源、但是它也在使用+/-2.5V 电源时有效。

    此致、
    N·基思
    精密 ADC 应用

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    尊敬的 Keith：

    在+/-2.5V 双极应用中、我们应该如何配置 ADS127L21的基准电压？

  • 0
    TI__Guru**** 1794070 points
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    Chia、您好！

    我建议为 AVDD 和 AVSS 之间的基准供电；这将允许使用0.5V 至4.096V 的基准电压。  这也是 ADS127L21EVM 的配置方式。

    此致、
    基思  

  • 0
    TI__Guru**** 1794070 points
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    在设计双极时会发生什么变化？

    似乎有些地方需要将接地的东西更改为 AVSS。

    我特别想知道应该如何更改电路。

  • 0
    TI__Guru**** 1794070 points
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    Chia、您好！

    下面是更新后的图纸、其中显示了连接到 GND 的元件和连接到 AVSS 的元件。

    使用+/-2.5V 电源、AVDD=+2.5V 和 AVSS=-2.5V 时、以下是具体连接。

    此致、
    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    我正在 adc127L21前面使用 ths4551。 如果是双极、您能否告知我 ths4551外设电路中是否存在令人困惑的因素？

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    我们将设计一个 DAQ 电路。

    ads127l21数据表未提及隔离放大器、而是以案例2为例进行指导。

    因此、我们将继续设计案例2。

    但我想知道是否有必要针对案例1进行设计、或者即使针对案例2进行设计、对接收到的数据进行频率分析也是否不会出现重大问题。

    (使用设计的 DAQ：获取振动数据-->我们计划分析频率)

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    THS4551电源应与 ADS127L21由相同的电源供电。  在使用双极电源的情况下、将 AVSS 连接到-2.5V、将 AVDD 连接到+2.5V。  以下示例显示了如何使用 THS4551将单端输入转换为差分输出、并支持+/-4.096V 输入。

    通常、对于振动传感器、不需要隔离、传感器通过信号链直流耦合到 ADC。  您对 DAQ 的输入要求是什么？  如果您需要多个范围和更高的电压(高达+/-15V)、则可以将 PGA855与 ADS127L21搭配使用。

    此致、
    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    你的解释给我留下了深刻的印象。

    作为选择了 ads127l21设备的客户、我想问您一个问题来解决一些问题。

    ①采用双极而不是单极设计有什么优势？ 我认为即使您将其设计为单极而不是双极、结果也不会有太大差异。


    ②我们要使用13.1072MHz 作为 ADC 振荡器、使用16MHz 作为 SCLK。 数据表建议使用整数倍乘法、但我知道这不是必需的。 即使它不是整数倍、在接收数据方面也不会有大问题、对吗？ (为满足客户所需的 SPS，必须采用这种设计，是有实际理由的。)

    ③Basically Ω、在配置结合 THS4551 + ADS127L21的电路时、将其视为单端转差分信号方法。

    常识表明、大多数昂贵的 DAQ 都使用差分转差分方法。 我们希望获取答案、即即使选择单端到差分信号而不是坚持采用差分到差分方法、信号测量性能是否存在任何问题。


    ④我绘制的电路设计如下所示。 如果设计是这样完成的、是否存在任何重大问题？

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    我将在明天结束业务时回顾您的最新问题。

    谢谢。

    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    1. 由于使用全差分放大器来驱动 ADC 输入、因此从性能的角度来看、使用双极或单极电源并没有真正的优势。  当您希望精确测量单端信号链中的0V 电压时、使用双极电源是有利的。  由一个单极电源(负电源等于接地)供电的放大器不能输出恰好0V；将始终有一个 MVS 的显著偏移或 MVS 的10个。  在+/-2.5V 电源下运行输入信号链可避免该问题。  在这种情况下、当不使用全差分放大器作为 ADC 输入驱动器时、在这些相同的电源电压下运行 ADC 可以避免额外的需要对 ADC 的信号进行电平转换。

    2. 在这种情况下，我理解您为何需要在非常特定的数据速率下运行，但是，如果可能，最好将此频率用于 SPI SCLK 频率。  如果不是、您将混合两个振荡器频率、这将显示在 FFT 频谱图中。  这些杂散通常足够小、使得 SNR 仅下降约0.1dB、但会增加所采集信号的总体失真。

    3、 差动信号链有几个主要的优势。 但是、根据系统级噪声和传感器性能、总体差异可能不显著。

    (a) 信号的偶次谐波往往被消除、只留下奇次谐波。  这改进了系统的总体 THD。

    (b) 如果信号源与 DAQ 单元的电源和接地连接不同、则可能存在共模接地电流、此电流会在测量中显示为差分噪声。  使用差分连接可抑制大量共模噪声拾取、从而降低失真和采集信号的噪声。   

    4. 我审阅了您的原理图并注意到了两处小的修正。  输入滤波电容器 C71应为2.2nF、而不是2.2pF。  由于要对输入信号进行交流耦合、因此负输入还需要交流耦合到地。  这对于保持一个适当的共模输出电平是十分必要的。

    此致、
    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
    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。

    1-

    由于我们使用 THS4551、即使我们使用单极方法、也不会出现输出失调的风险、对吧？

    2-  

    如您所说、两个振荡器频率的混合可能会出现问题、但只要电平不是很重要、我们就不关心。

    这不是导致信号显著失真吗？

    根据当前客户要求、ADC 的振荡器必须使用13.1072MHz、而 SCLK 希望使用16MHz 晶体。 我们还需要利用菊花链来同步和接收多个信号、例如振动、电流、CAN 信号等。

    (如果我们如您所说使用13.1072MHz SCLK、我们还需要同步和获取 CAN FD 数据、我知道要处理 CAN 数据、我们需要使用 SCLK 的整数倍。)

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

     THS4551将使用单极或双极设置正确的共模电压。  使用双极+/-2.5V 电源、在这种情况下、共模将为0V、由 ADS127L11 VCM 电压电平控制。

     以下是使用两个不同时钟的典型示例。  它不是明显的失真、在您的系统中可以完全接受。  我不熟悉 CANFD 的要求。

    此致、
    基思

    针对 SCLK 和 CLK 使用单个时钟源的频谱：

    针对 SCLK 和 CLK 使用两个不同时钟源的频谱：

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    感谢您的友好解释。 由于这一点,我对这些因素的理解变得更加清楚。

    我还有最后一个问题。

    无论是单极还是双极、最终它都只是一种功率方法。
    这与信号的偏移无关。 对吧？


    例如、假设输入了实际的加速度信号。
    由于+4.096至-4.096的允许信号范围是根据我们应用的4.096V 基准电压确定的、
    即使我们采用单极(+5V/0V)电源、也可以在信号范围(+/-4.096V)内获取交流信号、而不会出现偏移。 对吧？

    实际上、我对功率范围和信号范围感到困惑、具体取决于它是单极还是双极。

    如果我听到你对此的答复，我认为我的所有疑问都将得到解决。 谢谢！

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    是的、THS4551负责所有电平转换。  使用+/-2.5V 电源或单个+5V 电源、您可以将 THS4551电路的一个输入(增益=1)接地、当使用4.096V 基准时、另一个输入的电压范围为+4.096V 至-4.096V。

    此致、
    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    感谢您的友好解释。 最后、我想问您一个问题^^…

    假设一个输入传感器需要同时测量直流+交流信号、而不是仅测量交流信号、那么这是更好的方法、选项1还是选项2？

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    仅选项1适用于测量直流信号或直流+交流信号。  如图所示、选项2在任何组合中都不能正常工作。

    如果只测量交流信号、则可以在信号输入和接地路径中使用电容器进行交流耦合、如前文所述、如下所示。

    此致、
    基思

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    就 Ths4551而言、电压范围仅为5V、因此我们计划在将来将设计更改为 Ths4561。

    在这种情况下、我认为能够采用+-5V、即10V 的电压范围有一定的优势。

    如果我们对 ths4561的电压施加+5V 和-5V 的电压、我想知道 ads127L21的电压是否也必须设置为双极、或者是否可以将其设置为单极。

    我认为、要将 Vocm 和 Vcm 设置相同、ADS127L21也应设置为双极。

    我对吗？

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    TI__Guru**** 1794070 points
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    Cheol、您好！

    由于 ADS127L21的 VCM 输出连接到 THS4561的 VCOM 输入、因此 THS4561会将输出共模正确调整到 ADS127L21所需的电平。  如果 ADS127L21由+/-2.5V 电源供电、则共模将为0V。  如果 ADS127L21由+5V 单电源供电、则共模将为+2.5V；两种配置都可以正常工作。

    但是、我建议始终对输入放大器使用与 ADS127L21相同的电源。  为 THS4561使用+/-5V 电源可能会导致 ADS127L21输入在某些类型的超范围事件期间超过绝对最大输入电压。  只要 THS4561使用相同的电源电压、放大器的输出就不会超过 ADS127L21的输入电压额定值。  由于 THS4561的输入通过电阻器网络、因此 THS4561输入端的任何输入过压都将由电阻器网络进行衰减。

    THS4561在驱动 ADS127L21时可提供与 THS4551非常相似的性能、但仅使用约1/2的电源电流、这使得 THS4561成为 THS4551的出色低功耗替代产品。  如前所述、它可以在更高的电源电压(+/-5V)下运行、但当用作 ADS127L21的输入驱动器时、这不是一个优势。

    此致、
    基思