工具与软件：
我正在尝试使用 ADS1115测量浮动电化学(ORP)探头的电压、该探头产生+/-2V 电压、具有相当大的输出阻抗。 我使用自来水的标称测试用例应该在200mV 左右就可以使用。 现在、我发现使用输入缓冲器 时情况不太可能好转、因为我使用输入阻抗为16M 的 DMM 获得了可接受的测量值、但在使用 Z=10M 的 DMM 时 (每个 mV 刻度上)、传感器负载明显下降。
当然、当在任何模式下使用裸 ADS1115时、加载传感器的方式将不可接受。 但我一直坚持的是,这种影响似乎比它应该更糟糕。 将传感器插入低阻态万用表时、会从200mV 向下加载、直到可能稳定在120mV。 将其插入 ADC 会几乎瞬间将其钳位到22mV 左右。 我被这件事弄糊涂了,甚至买了一个新的,绝对不假的零件,怀疑我原来的突破板是可疑的,但行为是相同的。
在6.144V 满量程和8sps 模式下使用传感器、它的 Z = ZDIFF||ZCM = 10M|22M|22M =约5.23M Ω、对吧？
使用万用表在欧姆模式下直接在输入端进行测量会产生混合结果、具体取决于仪表。 一个放大器的读数始终为~3.5至4M Ω、而 ADC 显示其测试电压约为3.6V。 另一个自动量程过快而无法获得结果。 而另一条曲线显示约为1M Ω、而 ADC 读数为200mV。 DMM 测量的实际电阻取决于其范围和激励电压以及 ADC 所处的采样阶段的特定部分。
很像是在预期的电阻近似输入阻抗的基础上有一些静态(差分)输入电流。
为了更好地理解、我使用浮动工作台电源将差分输入驱动为0.51V、如下图所示：
请注意、由于存在电流波形脉冲、因此 DMM 设置为 RMS 交流+直流电流模式。 我已经尝试使用电流分流放大器(LowPowerLabs Current Ranger)和示波器、而示波器在这篇文章的底部生成正脉冲 y 波形。 我注意到此时 DMM 的测量值与示波器上的 RMS 测量值不一致、此时我切换到了仪表上正确的直流+交流模式、然后对测量结果建立了信心。
通过这种方式进行测量、我看到台式 PSU 向 ADC 提供6uA 直流+交流电、在0.51V 时、输出电阻高达85k Ω(！！！)
要检查工作模式、我手动将采样率从8sps 提高到更高、并手动降低满量程范围(增益增大)、这两者都会导致从 PSU 汲取的电流更高。 我确认在所有组合中、6.144V FSR 和8sps 导致 我可以达到的最低电流测量。
我最后注意到的一点是：当我让 ADC 完全悬空时、它的测量值介于-20和-200mV 之间、具体取决于所连接的电线的数量(我想这主要是与噪声相关的？) 短路时、其测量值相同。 仅连接至 PSU+时、其测量值为~700mV (无论 PSU 是打开还是关闭)。 仅当连接到 PSU 时、其测量值为~μ V 至700mV (同样、无论是开还是关。 然而、这些测量结果看起来大致与"随机的导线长度"一致、而不是"PSU+/-"、因此我要将其归因于环境电容存在时的行为。
因此、无论如何、我错了什么或误解该输入阻抗似乎比预期低得多？
这是我提到过的那个波形。 忽略 DMM 和 RMS 示波器测量值、这些测量值是在与上述0.51V 不同的输入电压下获取的。
您好！
ADS1115的输入阻抗不是静态阻抗。
输入阻抗根据满量程范围而变化、大约为数据表中规定的这些值：
ADS1115使用开关电容器输入级、在该阶段、电容器持续充电、然后放电、以在采样阶段测量 AINP 和 AINN 引脚之间的电压。
该充电过程从驱动 ADS1115模拟输入的源中消耗非常小的瞬态电流。 该电流的平均值可用于计算有效阻抗(Zeff)、其中 Zeff = VIN / IAVERAGE。
由于阻抗 是动态的、因此很难为每个输入/配置陈述一个特定的值、因此数据表中提供的值更像是整个输入范围的平均值。
输入阻抗与数据表中的图26中的如下所示：
输入阻抗同时包含差分和共模分量。 输入电流(如果您以这种方式查看)将随 AINP 和 AINN 输入的电压而变化、无法真正去耦。
但是、如果您使用±6.144V FSR 并使用 ADC 进行单端测量(将 AINN 接地)、则可以将共模阻抗的0.7V 放电点近似为接地。 则等效阻抗看起来为 ZDIFF||ZCM。
然后、在 AINP 中观察到的输入阻抗为10MΩ 22MΩ Ω||0 Ω、约为6.9MΩ Ω。
如果您的系统要测量具有高输出阻抗的源、您应该考虑使用缓冲器、因为这将确保更高的输入阻抗并避免加载传感器。
此致、
天使
