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[参考译文] ADS122C04:差分测量输入匹配和 ESD 二极管激活

Guru**** 2386620 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。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1350998/ads122c04-differential-measurement-input-matching-and-esd-diode-activation

器件型号:ADS122C04

我们使用 Ain0和 Ain1来测量伪差分 ±2.0V 信号。 我们的 AVDD 和 AVSS 为±2.5V、并且使用 AVDD 和 AVSS 作为基准。 ADC 输入之前的信号电流终端是 Cdiff 为10nF、CCM 为1nF 的配置。 我们没有使用 PGA、并且已对寄存器进行设置以绕过 PGA。

问题在于、对于大于60-70mV 的信号、内部 ESD 二极管似乎会激活、从而将读数驱动至0V。

我们尝试了变频 Cdiff 和 CCM、在 AIN 前添加电感器、在 AIN 前添加电阻器、并将共模电压从-2.5V 更改为0V。

我们已经测量了上述测试的进度、在二极管激活前测量到高达700mV 的电压。 遗憾的是、我们尚未能执行满量程测量。

如需任何有关如何端接差分输入的帮助或参考文档、我们将不胜感激。

  • 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。

    尊敬的 Augustine:

    Unknown 说:
    AVDD 和 AVSS 作为参考[/报价]

    这是指将 VREPP 连接到 AVDD、将 VREFN 连接到 AVSS?

    您是否可以尝试将 RFEFN 连接到 GND 而不是 AVSS (-2.5V)?

    您还可以仅使用内部电压基准、这将允许您在-2.048V 至+2.048V 范围内进行测量、这应该足以应对+/2V 信号。  

    Unknown 说:
    将共模电压从-2.5V 更改为0V。

    这里的意思是说 AIN1 (AINN)连接到 AVSS (-2.5V)?  

    如果是这种情况、然后您向 AIN0 (AINP)施加+/-2V 信号、信号将在-0.5V 至-4.5V 之间摆动、这超出了您可以测量的范围。  

    您能否提供原理图并说明具体应用到哪些引脚的信号? 这将有助于澄清您正在做什么并确定问题是什么。

    此致、

    天使

    [/quote]
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    你好,谢谢你的答复。

    VREFP 和 VREFN 悬空、ADC122C04可以使用 AVDD 和 AVSS 作为基准(在内部对它们进行多路复用)。 我也使用了2.048V 内部基准、但遇到了同样的问题。

    下面是一个原理图、其中显示了我使用 AVSS 作为共模电压。 您的解释是合理的、我之前沿着这条直线进行思考、并调制了一个电路板、因此 AIN0和 AIN1反而耦合到地。 遗憾的是、我无法读取满量程、二极管会将电流分流到 AVSS 和 AVDD。

    电容器值已多次更改、并且我已拉动布线以将电阻器放置在模拟输入之前。 这不起作用。

    输入信号经过缓冲和滤波、并具有用于过压保护的2.4V 齐纳二极管。

    AIN2和 AIN3用于 RMS 至直流转换器、其输出电压为0V 至1V。 这可以正常工作、我没有任何问题。

    非常感谢您抽出宝贵时间、
    奥古斯丁

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    尊敬的 Augustine:

    我不明白您的原理图是如何显示您将 AVSS 用作共模电压的。 您在展示的是您正在将滤波器电容器连接到 AVSS。  

    您是否将任何输入引脚直接连接到 AVSS?

    共模电压的定义为 VCM =(Vp + Vn)/2、您可以将其视为施加到输入引脚的电压的平均值。  

    如果要将 AINN 连接到 GND 或 AVSS 并将正弦波连接到 AINP、则共模电压 VCM 也将是正弦电压、该电压介于施加到 AINP 和 AINN 的电压之间。 这将是伪差分信号。 示例如下:  

    当您提到使用 AVSS 作为共模电压时、可能存在误解。  

    如果 Vcm =-2.5V (AVSS)、则施加+/-2V 的 Vdiff 意味着您将尝试测量-0.5V 至-4.5V 之间的信号、这将超出您的电源的+2.5V 至-2.5V。  

    电容器的用途应该是作为抗混叠滤波器、类似如下所示:  

    差分电容的大小应是共模电容的10倍。 这会将差分模式截止频率设置为共模截止频率的大约20倍。 这样可以防止共模噪声由于组件容差而转换为差分噪声。

    您能否准确指定应用于 AIN0和 AIN1输入引脚的值?

    此致、

    天使

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    你好,谢谢你的答复。

    AIN0的输入是以 AIN1为基准的±2V 直流信号。 如果 AIN0和 AIN1之间的直流电势差超过700mV、则会导致 ADS1220C04激活保护二极管。

    抱歉、将输入信号称为伪差分是个错误。 该信号可能更好地描述为从 AIN0到 AIN1的缓冲单极信号。

    今天、我们已经修改了输入、这样滤波电容器现在将接地(如您在第二个图像中所示)、并且我们改变了它们的值、使得 Cdiff 为10nF、而 Ccm1和 Ccm2为1nF。

    我无法再公开分享任何其他原理图、但如果您愿意、我可以提供简化的原理图。 或者、如果有办法以保密方式共享原理图、那也没问题。

    感谢您的观看、
    奥古斯丁

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    尊敬的 Augustine:

    导致 ADS1220C04激活保护二极管

    什么导致这个结论、您如何进行核实? 这似乎是不可能的问题。

    信号可能更好地描述为从 AIN0到 AIN1的缓冲单极信号。

    由于您提到信号会进行缓冲、您是否验证过缓冲器输出端是否存在由于运算放大器不稳定性而出现的振荡? 这可能是个问题、因为由于 ADC 输入滤波电容器的存在、您要在缓冲器的输出端驱动容性负载。 您能否用示波器探测模拟输入/缓冲器输出并分享您看到的内容? 这也将有助于弄清楚您的实际输入信号是什么样的。

    此致、

    天使  

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    你好,天使,谢谢你的答复,我很抱歉我延迟答复。


    我们假设 ESD 二极管在激活、因为 ADC 报告0x000000并且 AVDD 或 AVSS 使电流与之并联、从而以接地为基准提高绝对电位。

    此处是从 AIN0到 AIN1的大约+1V 信号:

    上述信号的 ADC 输出代码是我们所期望的代码0x2177D7。 大约为1.282V。

    此处是从 AIN0到 AIN1的大约-1V 信号:

    ADC 为上述信号报告0x000000、AVSS 使之从-2.49V 变为-4.53V

    我觉得这非常令人困惑、我能够考虑的唯一机制是 ESD 二极管正在激活。

    再次感谢您抽出宝贵时间参与培训。
    奥古斯丁

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    尊敬的 Augustine Savoca:

    安琪尔今天不在办公室,我们下周会回复你。 感谢您的耐心等待

    -Bryan

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    尊敬的 Augustine:

    感谢您提供这些捕获结果。  

    您要在示波器捕获中显示两个输入引脚之间的差分电压(AIN0-AIN1)、但如果这些引脚没有以任何内容为基准、则电压可能会悬空。  

    您是否能够分别显示 AIN0引脚上相对于 GND 的电压和 AIN1引脚上相对于 GND 的电压?  

    每个输入引脚上的绝对电压应该在-2.5V 至+2.5V 之间(您的模拟电源)。

    例如、如果 AIN1处对地的绝对电压为-2.5V、AIN0处的绝对电压为-1.5V、则 Vdiff (AIN0-AIN1)将=+1V、输出代码(~0x2177D7)和从 AIN0 (+)到 AIN1 (-)的示波器捕获将显示这一点。 这将是有效的、因为两个输入引脚上相对于 GND 的绝对电压在您的电源范围内(-2.5V 至+2.5V)。

    不过、如果 AIN1上的绝对电压为-2.5V、则 Vdiff 为-1V 意味着 AIN0上的绝对电压将为-3.5V。 [ Vdiff = AIN0 - AIN1 =(-3.5V)-(-2.5V)=-1V ]。 示波器测量的 AIN0和 AIN1之间的电压将为-1V、但输入引脚上的实际绝对电压将超出建议的工作范围(-2.5V 至+2.5V)、这可能会损坏器件或导致未知行为。  

    不能完全确定这是不是正在发生的事情,但 似乎这可能是问题的原因。  

    此致、

    天使