[参考译文] 电阻测量参考设计解决方案

您好 Ilya、

我已移动此帖子、以获取有关您的查询的进一步帮助。 请注意、由于这是假日季、回复可能会延迟。

此致、

Bhushan

您好 Ilya、  

请在您的帖子中提供有关"解决方案"的更多详细信息。
TI 无法分辨您的要求。

你(们)好

我需要开发一个器件、该器件可从6个传感器获得居留值、每个传感器提供140千欧至1.3兆欧的居留值

我需要以0.001%的分辨率测量电阻。

希望现在我的解释有点清楚

此致、

Ilya

您希望如何将测得的电阻值传达给您的系统、Ilya？
   SPI、I2C、并行、Jesd204或其他？

您似乎需要一些模数转换器、或内部有一些模数转换器的微控制器。
是否考虑了首选方法？

你(们)好

可能是一些具有高分辨率 Atom 或控制不良的控制器、您可以建议使用 AtoD 芯片、我对所有选项都开放。

任何沟通、没关系、我接受任何解决方案、我在开发阶段就已经存在。

器件的主要核心是从6个传感器获取电阻值。 我将围绕解决方案构建的所有外设-->"电阻值测量"

此致、

Ilya

谢谢您 Ilya、

我会将您的需求通知 MSP430团队。
MSP430具有多种多样、最多可配备20个 A-D、并可提供传感器系统的通信和中央功能。
请在节假日期间留出额外的时间、以便 MSP430团队回复。

下面是查看可能性的登录页面。
https://www.ti.com/microcontrollers/msp430-ultra-low-power-mcus/overview.html

你(们)好

感谢您的建议、

但我想只有 MCU -MSP430不能满足我的要求，MSP430是否可以测量电阻？

我需要一个能够读取电阻的解决方案。

此致、

Ilya

MSP 是许多类似您的传感应用的核心。
让我们给 MSP 团队一些时间来回答他们的想法。

你(们)好

您能估计 MSP 团队的回答时间吗？

谢谢你

Ilya。

你(们)好

遗憾 的是、我没有从 MSP 团队获得任何答案、我处于需要找到解决我问题的解决方案的主要阶段。

谢谢你

Ilya。

您好 Ilya、

精确电阻测量的一种常见做法是使用精确的电流源将电阻值转换为电压信号、使用高分辨率 Σ-Δ ADC 测量该电压。 此技术用于 RTD 传感器测量、如下图。 电流将同时流经测量的电阻器和基准电阻器。 在称为辐射测量的技术中、电压测量以基准电阻器电压为基准。 有专门 用于此类测量的专用 ADC。

但是、您的案例面临以下几个挑战：

-最大电阻值非常高
需要测量6个传感器而不是一个传感器
所需的精度极高，并非工业应用的典型精度。
我将在稍后的帖子中讨论其中的一些方面、以缩短帖子数

最大电阻1.3M 的问题

-要测量的电阻非常高，就必须具有非常高的输入阻抗，在这种情况下，需要高阻抗。 这就消除了使用分压器来降低该电阻上产生的电压的可能性。 我们必须直接测量电阻上的电压。 我上面提到的大多数专用 ADC 都是5V ADC、这意味着需要2-3uA 范围内的电流源。 这远低于 ADC 可生成的最低值。
-可以使用像我们最近推出的 ADS125H02这样的高电压输入 ADC、它接受高达+/-15V 的输入。 这将我们的最低电流要求放宽至~10uA、这有点低、但实际上是可能的。

-我们仍然无法在 ADC 中使用内部 IDAC 有几个原因；其最小设置为高50uA、其合规范围低于5V、而使用10uA 电源测量1.3M 至少需要13V 合规性。

这样我们就可以选择创建外部电流源。 该电流源需要为高侧、并且可以是可变的或恒定的。 如果电阻较低、可变源在噪声性能方面会有一些优势、但当我们对140k Ω 施加10uA 电流时、我们得到1.4V 电压、这仍然是使用 ADS125H02进行测量的好方法、尤其是 PGA 的存在。 因此、您可以简单地使用固定电流源。
有关  创建此类电流源的不同选项的更多详细信息、请参阅适用于工业应用的高侧电流源。

PS：如果您仍然需要使用5V ADC、您可能会考虑添加一个与测量值并联的电阻器、以降低总体阻抗。 这当然会影响测量的精度和分辨率、并使测量呈现为非线性、需要进行一些数字计算才能获得电阻值。

测量多个电阻器的问题

-对于多个电阻器、输入端的差分多路复用器和电流源的另一个多路复用器允许使用单个电流源和单个 ADC。

-合适的高电压多路复用器(例如 用于  差分6输入的 MUX36D08或 MUX507)以及用于电流源路径(激励多路复用器)的类似多路复用器应该很好、并且无需多个电流源。 有一些较新的 TMUX 系列器件、我现在没有这些器件的名字了。

我们无法摆脱电流源多路复用器、只使用输入多路复用器、因为该多路复用器的导通电阻会下降、输入电阻器应该不会出现任何下降。

-应将电流源的开关时间考虑在内、某些电流源需要一些时间才能稳定至适当的精度水平。 如果需要更高速度的开关、则可能需要电流转向技术、并在需要进行断路开关之前进行

-对于 ADS125H02、基准电阻器至少需要1V、而我们的最大电阻器压降为13V、电流为10uA。 电流源应至少符合14V、以及多路复用器导通电阻上可能出现的任何压降。 根据所选的电流源、可能需要一个高于15V 的电流源。

您好 Ahmed

感谢您的清晰解释。 我将学习 RTD 测量主题、 因为我不熟悉该主题。

如果我理解清楚您的解释、请告知：

我需要使用 ADS125H02 、因为-高阻抗为1.3M 且电流为10uA 时、所需的源电压为13V、10uA 的计算结果来自数据表-输入电流最大值为10mA。 请确认。

一般而言、我需要使用 ADS125H02构建 RTD 传感器测量、如下图所示。

但使用外部电流源？ 我是对的吗？

补充问题：遗憾的是、我不理解您在下面句子中的注释：

- 在 ADS125H02的差分 REF 输入上保持最小0.9V的电压。 100千欧电阻器应得到合理的1V 电压。

谢谢你

Ilya

您好 Ilya、

"我需要使用 ADS125H02 、因为-高阻抗为1.3M 且电流为10uA 时、所需的源电压为13V、10uA 的计算结果来自数据表-输入电流最大值为10mA。 请确认。"

-高阻抗意味着即使是小电流也会导致高电压。 正如我说过的、5V ADC 将不工作、由于测量电阻的阻抗较大、分压将不工作。 因此您需要高电压输入 ADC、ADS125H02是一款高分辨率高电压 ADC。 如果您的 ADC 电源是常见的15V (最大电压为13V)、则10uA 是您可以使用的最大合理电流。 由于知道 ADS125H02可接受高达38V 的电源电压、因此您可以选择将电源电压提升至30V、例如、并且能够使用20uA 的电流源、使用更大的电压将为您提供更好的动态范围。  

"一般而言、我需要使用 ADS125H02构建 RTD 传感器测量、如下图所示。  但使用外部电流源？ 我对吗？"

-正确、您需要一个外部电源、并且您的基准电阻器应接地、而不是连接到上面图表中所示的电源(我稍后将尝试布置电路图)

"附加问题：遗憾的是、我不理解您在下面句子中的注释：- 在 ADS125H02的差分 REF 输入上至少要保持0.9V的电压。 100千欧电阻器应得到合理的1V 电压。"

-对于比例式测量、相同的激励电流必须流经测量的电阻器和基准电阻器。 基准电阻器压降连接到 Refp 和 Refn 引脚、数据表中提供了该差分电压的最小值要求。 该值为0.9V。 为了考虑电流的容差、让我们针对该设计设定最低1V 的目标值。 在给定电流的情况下、您可以计算 所需的电阻器。