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[参考译文] LMP91000:输出电压上的差分 AD 转换器输入

Guru**** 1122710 points
Other Parts Discussed in Thread: LMP91000, OPA625, THS4551, ADS8910B
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/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1134791/lmp91000-differential-ad-converter-input-at-vout

器件型号:LMP91000
主题中讨论的其他器件: THS4551OPA625ADS8910B

您好!  

我计划将 稳压器配置中3引线电流测量单元中的 LMP91000的输出馈送到模数转换器的差分 A+/-输入中。 最好是访问 LMP91000生成的内部零、将其连接到模数转换器的负输入端。 这使得有可能打开 A/D PGA (如果可用)以增加分辨率。

假设引脚 C1是虚拟心脏、是否可以选择将 C2/C1引脚上可用的信号对直接连接到差分 A/D 转换器的+/-?

谢谢、致以诚挚的问候。

Marco。

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    尊敬的 Marco:  

     LMP91000的输出旨在连接到单端 ADC。 不需要差分。 参考连接图请参见此处第26页的图表。  

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmp91000.pdf 

    此外、如果您想连接到上面提到的 ADC、您可以使用屏蔽双绞线(实际电线或 PCB 布线)、通过 LMP91000的输出信号进行接地双绞线、并且双绞接地线也接地以屏蔽两端。  

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    尊敬的 Josh:  

    感谢您的反馈。

    我想使用差分输入、不是为了降低通信线路中的噪声、而是为了能够在 AD 转换器中应用 PGA、从而提高我们能够实现的最小分辨率。  

    我们正在测量非常低的污染物浓度(即在 ppb 范围内)、即使使用 我们可以使用 LMP AFE (350k 电阻器)实现的最大增益、我们的 Vout 信号仅在  "内部零点"上方(下方)摆动数百个 MVS。 将 AFE 内部零馈入 A/D 转换器的 A 端子将是获得差分信号的最佳方法、该信号由 A/D 转换器的 PGA 内部放大。  

    更好地解释问题的示例:  

    内部零设置为3.3V 的50%-> 1.65V

    最大浓度时的最大差值 Vout、350k 增益:+0.3V

    通过使用单端 ADC、Vout 在1.65V 和1.95V 之间摆动、但使用差分连接、信号摆幅将降至0V 至0.3V。 在后者中、我们可以通过 PGA 添加额外增益(即 x8)、以获得0V 至2.4V 的最大摆幅、从而更好地使用 A/D 位。

    例如、如果 我们有一个满标量程为2.5V 的16位 AD、通过单端连接、我们的信号被分散在13位上、但通过差分连接、它将覆盖整个16位集。

    您是否认为可以将引脚 C1连接到 AD 转换器的 An 输入? 或者、您认为这一概念有什么问题吗?

    谢谢、此致、

    Marco。

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    尊敬的 Marco:  

    您使用的是哪种传感器器件型号?

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    我们有多个、但主要是 alphasense NO2-B43、NO-B4、CO-A3、OX-A431等。 问题不在传感器中、但在极低浓度下、我们正在研究...

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    Marco -  

    通过查看 Alphasense 数据表、您可能需要考虑设置类似于 N0-D4示例、该示例位于该器件 GUI 中的传感器数据库中、适用于 N0-B4。  

    https://www.alphasense.com/wp-content/uploads/2019/09/NO-B4.pdf 与 https://www.alphasense.com/wp-content/uploads/2020/12/NO-D4.pdf 

    在同一 GUI 传感器数据库中、O2-A3的设置已提供:  

    NO2-D4

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    尊敬的 Josh:  

    感谢您的反馈。  

    您建议应用的设置在一段时间前已经完成(我正在开发板的第三个硬件版本)。 我正在寻找一种提高分辨率的方法、因为在我们的设置中、污染物浓度非常低、并且在输出电压的末尾具有非常低的输出摆幅。 我对 LMP91000提供的结果非常满意、但我唯一的顾虑是差动输出的可能实现方式、这有助于通过 PGA 提高 AD 分辨率。  

    此致、

    Marco。

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    Marco -  

    在这里、或许最好继续照常使用 LMP91000和您的传感器、同时放大进入 ADC 的信号。  

    为了实现更简单的实施、OPA625等放大器 ADS8860等 ADC 耦合 并对其进行过采样/平均值计算或使用 α 滤波器进行滤波、可能会为您提供所需的结果。 (请参阅数据表链接的第30页)、平均值计算和 α 滤波器固件示例可在以下位置找到: https://www.ti.com/lit/zip/sboc595 (打开任一工作表,然后查看平均值计算和低通滤波器选项卡,这是为模拟温度传感器设计的,但几乎可以应用于任何需要的组件)

    如果您仍设置使用差分 ADC、则可以考虑本 TI 高精度实验室中介绍的电路:  https://www.youtube.com/watch?v=HBkQxCvHraU (对于使用两个 OPA625的分立式解决方案、请参阅大约时间= 3:35min 至大约7:08、然后是使用 THS4551的示例)、这两个选项都将被发送到差分 ADC (ADS8910B)。 可能是一个很好的示例、您可以从开始并根据自己的需要进行调整。   

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    尊敬的 Josh:  

    感谢您的反馈和建议的原理图。

    此外、我认为这不是我最初提出的问题的答案、 而是不能解决问题。  我想知道的是、如果可以使用端子 C1 来拦截 LMP91000生成的内部零电压、 如果不是、是否有另一个选项可以截取该值?  

    此致、

    Marco。

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    Marco、

     C1连接到电极的 W我们。 这是来自探针的输入。 您不能将其用作基准、因为这是探头输入、您将始终在 VOUT 和基准中移动、因此值始终为零。

    尝试设置外部 VREF。 这将为 TIA 设置零点。 然后使用 VREF 作为差分负电压。 VOUT 将随我们输入的探头一起移动。 然后、您可以增加 TIA 的增益以增加差分 ADC 的反馈信号电平。  

    如果探头值变为负、则使用 VREF 作为差分正极、VOUT 作为负极。

    如果探针测量的正负值与 PH 值相同、则不能将 VREF 用作差分 ADC 的基准。 您需要接地上方的零、以相对于零摆动正负极。   

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    尊敬的戈登:  

    感谢您的建议解决方案。 这对我来说听起来不错。  

    我已经设置了外部基准(REFCN 的位7设置)并绕过了内部零选择(REFCN 的设置11至[6:5])、我确认可以 看到 VOUT 引脚从为 VREF 引脚设置的外部 Vref I 上摆动。  

    这只是一个问题、用于澄清对 变量偏置如何实现的一些疑虑。 查看数据表第12页的图25、我看到 "可变偏置"块连接到"VREF 分压 器"块。 这让我知道可变偏置电压是由内部零电压参考的、但在 REFCN 寄存器中、我的解释是:"在这种情况下、内部零电压和偏置电压被定义为 VREF 电压而非电源电压的百分比"。  

    我 始终假设变量偏置独立于内部零... 那么、如果我绕过内部零选择、并且我使用外部 Vref、那么偏置电压将始终由 Vref 引脚上的外部 VREF 电压生成?

    谢谢、此致、

    Marco。

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    Marco、

     我应该已经指出、零的内部分频器需要被旁路掉。 这会将 VREF 电压直接置于 TIA 上、从而为您提供新的零点。 您将无法使用 VDD 作为基准电压。 您将需要在较低的电压下放置一个稳定的 VREF。 示例:使用1.08V 的精密电压基准、然后您将有足够的空间来增益 TIA、从而增大传感器的动态范围。 但是、请记住、突然的高浓度会使 TIA 饱和。 它不会损坏器件、但在器件提供有效的新测量值之前、它可能会长时间保持饱和状态2-4倍于正常采样周期。  

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    大家好、Gordon、  

    感谢您的解释。

      变量偏置块仍然 通过生成内部零电压独立工作? 那么、如果我选择外部电压作为基准、并且绕过内部分压器为零、 那么偏置电压是否仍然以百分比形式从外部电压基准生成?

    谢谢、此致、

    Marco。