[参考译文] TIDA-010249：如何实现与外部 DAC 的直流耦合

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

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。  

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！

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。

谢谢 Liu、
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此致、

艾哈迈德