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[参考译文] TIDA-010249:如何实现与外部 DAC 的直流耦合

Guru**** 1693050 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2320, TIDA-010249, TIDA-01471, ADS127L01, THS4551, DAC80501
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/1271553/tida-010249-how-to-implement-dc-coupling-with-external-dac

器件型号:TIDA-010249
主题中讨论的其他器件: TIDA-01471ADS127L01THS4551、OPA2320、 DAC80501

尊敬的:

最近、我正在研究 IEPE 传感器模拟前端电路、发现 TIDA-010249参考设计很有用。 (TIDA-01471参考设计也很好)。

在设计中、我可以了解交流耦合信号路径、包括衰减、程序增益、低通滤波器(ADS127L01的差分驱动)等。 但对直流耦合实现有一点困惑。

在  TIDA-010249中、我的理解是 C15D 可以很短、因此 VCOM1应从外部 DAC8050连接到 VDAC、以便满足直流耦合信号路径的要求。

我想 VDAC 曾用于转换输入信号的直流失调电压、因为现在 C15D 无法滤除输入信号的直流分量。 如果不发生偏移、衰减后的输入信号会使下一级放大 变为 饱和状态。

问题是、如何确定 VDAC 的值? 在交流耦合路径中、移位电压为 VCOM (Add/2);在直流耦合中、输入信号的直流分量可能不同。

例如、如果输入信号为8V (DC)+ 5Vpp。 在1/8衰减后、进入下一级的信号将为1V (DC)+ 0.625Vpp。 如果 VCOM (ADD / 2)为2.5V、则 VDAC 应为1.5V。  在实际情况下、我不知道直流分量的确切值、因此我可以设置 VDAC 1V 或其他值。 放大后、 下一级可能会进入 饱和状态? ADS127L01会采样错误的数据?

另一个问题是,在直流耦合信号路径中,THS4551的 VCOM 引脚应该连接到 VCOM (Add/2),还是应该连接到外部 DAC8050的 VDAC?   OPA2320 (元件 U5AD)的负输入如何?

   

非常感谢您的帮助、

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    Jun、您好!

    如果是 IEPE 传感器的直流耦合、并且由于每个单独传感器的直流偏置可能在某个范围内变化、因此在安装传感器时应使用给定传感器校准一次 VDAC 信号、如果您想同时包含直流偏置漂移、则应在每次系统上电后进行校准。 为了执行此校准、传感器不应具有任何振动输入(环境噪声仍然存在、但不影响校准)。 在校准阶段、VDAC 输出以逐次逼近的方式(从 MSB 到 LSB)变化、以搜索整个链的最小 ADC 读数。 校准过程应返回导致最低读数的 VDAC 代码、在这种情况下是残留偏移。 数字处理可以稍后消除该失调电压、以便报告低频的精确测量。
    此校准过程实际上在  可供下载的 TIDA-010249-Software 中实现(尽管未在用户指南中记录)。 要查看它的运行情况,请在直流模式下配置电路板上的 CH4,连接 IEPE 传感器,确保它不受振动影响, 然后 运行以下菜单命令: 配置/DAC 设置 。 如下所示、将打开一个新窗口。

    点击"Calibrate"按钮以开始校准过程。 将执行15次迭代、DAC 值发生变化、ADC 读数列在窗口的表底部。   通过校准找到的最佳 DAC 值显示在左上角的 DAC 数据单元格中。 DAC 值会自动设置为此值。 [请注意、显示的屏幕截图仅是软件的仿真模式、不存在电路板]。

    如果无法校准隔离振动、但仍需要直流耦合、则需要不同的信号链、其中直流和交流都按比例缩小、ADC 将对这两者进行转换、稍后在数字域中分离交流。 不过、这会导致较低的动态范围、可能无法获得相同的 SNR 性能。

    第三种持续直流监控和减法选项是让伺服环路与主信号链并联运行、包括锐利低通滤波器和专用高分辨率 ADC、环路通过第一种方法、通过 DAC 技术持续读取直流并将其从主路径中减去。 这种方法不需要单独的校准步骤、但它需要更多的硬件、当然也需要更高的成本。

    关于这个问题:

    "另一个问题是、在直流耦合信号路径中、THS4551的 VCOM 引脚应该连接到 VCOM (Add/2)、还是连接到外部 DAC8050的 VDAC?   OPA2320 (元件 U5AD)的负输入如何?"

    VDAC 仅在输入端电阻分压器底部的一个点进行连接。 所有其它 VDD 点需要连接到 VCOM/2。

    此致、

    艾哈迈德

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    感谢  Ahmed 您的专业和乐于助人的三个选择。 它确实能从直流耦合链中的模糊情况中看出我的心意。

    我使用直流耦合链进行了电路仿真、并手动校准 VDAC 值、作为选项1。 当值合适时、THS4551的差分输出良好、这意味着 Vp 和 Vn 具有几乎相同的直流 基础。

    我知道这可能会导致较低的动态范围、如方案2中所述。 但它确实可以在直流链中对输入信号进行采样、并且放大器不会进入 饱和状态。 可接受的动态范围较低。 此外、如果输入信号范围固定、我可以再次校准 VADC、以便在该范围内获得出色性能。

    很抱歉、在此我有另一个问题、VDAC 的精度是否会影响 ADS127L01采样的最后一个值? 我注意到在 TIDA-010249中选择了 DAC80501、该器件是16位 D/A。 我们是否需要选择24位 DA 以匹配 ADS127L01的分辨率?

    谢谢、祝您愉快。  

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    您好、Liu、

    VDAC 的精度会影响您在校准后获得的残余失调电压(直流值)。 但是、您的信号链已经具有固有失调电压、而24b ADC 具有噪声限制、这也限制了  可获得的失调电压。 首先、最便宜的24b DAC 的价格 高于20美元。 成本不用于获得良好的偏移、这种偏移低于原生模拟偏移和噪声。

    实际上、如果您可以使用14b DAC 获得合理的残余失调电压、则应选择该器件以节省成本。  

    谢谢!

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    您好、 Ahmed、感谢您的分享。 我同意您的绩效和价格平衡。 因为我正在寻找一种基于参考设计并可接受的直流链解决方案。

    它完全解决了我的问题。 再次感谢。

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    谢谢 Liu、
    此评论已获解决。 因为同一线程的新条目将再次打开该线程、

    此致、

    艾哈迈德