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[参考译文] 用于地震数据采集系统的 ADC：用于处理来自多个 ADC 的数据量的处理器

admin
Guru**** 2537120 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1282, CC1352R, ADS1235, ADS1287D, ADS1283, ADS1287

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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/708801/adc-for-seismic-data-acquisition-system-processor-to-handle-the-amount-of-data-from-multiples-adcs

主题中讨论的其他器件：ADS1282、 CC1352R、 ADS1287D、 ADS1283、 ADS1287

大家好、我关注这里的所有讨论：  https://e2e.ti.com/support/applications/ti_designs/f/1009/t/565858 、我有一个类似的问题。

在我的示例中、我也为地震应用选择了 ADS1282。 但是  建议每个芯片只负责一个输入之后、我意识到 我的项目需要6个 ADS1282芯片。 我还需要通过无线通信发送数据。 为此、我选择了 CC1352R 微控制器。 但我不知道是否只有 CC1352R 能处理所有问题。

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    TI__Guru**** 2537120 points
    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。
    嗨、Sara、

    我看到您要使用的 ADC 具有 SPI 输出。 CC1352上没有足够的 SPI 引脚可直接支持所有这些功能、但如果您对 ADC 信号进行时间多路复用、则可以在一个器件上支持所有这些功能。 显然、这是以吞吐量为代价的、但至少您不需要额外的硬件。 这一切取决于您的系统要求、但答案很短、是的。 您只需确保器件之间存在时序协议。

    此致、
    日文
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    TI__Guru**** 2537120 points
    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。

    我明白了... 正如我在问题描述中所说的、我在文章中看到的、这篇文章的起源是"由于数字滤波器的稳定时间较长、在这些通道之间进行多路复用是不切实际的。" 这就是我 在这里告诉我需要6个 ADS1282 (每个输入一个)的原因。

    但是、如果通道多路复用的唯一问题是稳定时间、也许我应该评估2种情况：

    在单个 SPI 接口中使用多个 ADS1282；  

    使用 AD1282、其输入是多路复用的。  

    并查看 SPI 多路复用时间是否比 ADS1282多路复用的稳定时间短或长。

    您认为这是我应该进行的计算、还是除了稳定时间之外、还有其他问题我应该考虑？

    谢谢、

    此致、

    Sara  

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    TI__Guru**** 2537120 points
    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。
    嗨、Sara、

    不确定它们的含义是什么、不实用。 这一切都取决于具体要求。

    假设您只需每10秒(随机数)采集一次样本、时间足够长、无需担心任何与硬件相关的时序(假设)。 那么、在设计中添加硬件多路复用器是不切实际的、因为您可以在不使用硬件多路复用器的情况下完成工作。

    我建议您考虑系统的高水平要求(即计时、吞吐量、功耗...)、然后查看器件的文档以查看其是否满足您的系统要求。

    此致、
    日文
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    TI__Guru**** 2537120 points
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    您好、Jesu、

    我看到.. 我已经有了要求：每1ms 对所有输入进行一次采样、这意味着在1kHz 频率下。 每个输入采样的分辨率为24位。 如果我使用3个 ADC、每个 ADC 多路复用2个输入、我应该将每个 ADC 设置为至少2kHz (我是说至少因为有时间在一个输入之间切换)。

    我还必须考虑在 SPI 接口上对所有输入进行缓冲的时间：为了使所有输入都处于一毫秒的时间内、SPI 接口还应在3个 ADC 之间以6kHz 的频率进行多路复用 (因为它应该从3个 ADC 中首先读取3个输出、并且应该在0.5ms 之前从同一3个 ADC 中读取另外3个多路复用输入)。
    如果不考虑通信中的辅助位、SPI 接口的位速率应该为6*24位/ms = 144000bps。 (无调制时的144kHz SPI 时钟)。

    顺便说一下、我现在刚刚查看了 ADS1282数据表、我不熟悉 ADC 详细信息、 但是、当我尝试更好地了解稳定时间时、在"电气特性"表(ADS1282数据表第4页)中、它指出、在某些条件下(其中一个 Fdata = 1Ksmps)、稳定时间为62/Fdata、这显然会提供大于1/Fdata 的周期。 虽然我对稳定时间概念还不是很熟悉、但我想稳定时间会比采样率大、因为采样率确保了数据的可用速率。

    此致、

    Sara Monteiro

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    TI__Guru**** 2537120 points
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    您好、Sara、

    ADS1235的数据长度为31位、因此您必须在读取数据时为 SPI 设置至少四个字节的时钟。 如果您使用"按命令"读取数据模式、则每个数据读取操作也必须继续执行一个字节命令。 总共、您可能必须为40位计时、但为了留出一定的裕度、假设您将计时50位。 ADS1282的最大 SCLK 频率为2.048MHz (假设 fCLK 为4、096MHz)、因此从一个 ADC 读取数据的时间至少为25us (或50位/2.048Mbps)。 知道这一点后、您应该能够在1ms 周期内(对于1kSPS 数据速率)在单个 SPI 总线上从六个不同的 ADC 读取数据。

    但是、请记住、这不会考虑由于数据后处理而在系统中可能遇到的任何其他延迟(即您可能希望对数据执行的任何数学运算)、 或通过另一个接口输出此数据所需的时间。 因此、您需要考虑系统中是否存在任何其他可能造成瓶颈的延迟。

    注意：我不知道以较低频率运行 SCLK 有什么好处。 因此、我建议您尽可能快地运行它、以便为自己留出最大的时序裕度。

    [引述 USER="Sara Souza)]顺便说一下、我现在刚刚查看 了 ADS1282 数据表、我不熟悉 ADC 详细信息、 但是、当我尝试更好地了解稳定时间时、在"电气特性"表( ADS1282 数据表第4页)中、它指出、在某些条件下(其中一个 Fdata = 1Ksmps)、稳定时间为62/Fdata、这显然会提供大于1/Fdata 的周期。 虽然我对稳定时间概念还不是很熟悉、但我想稳定时间会比采样率大、因为采样率确保了数据的可用速率。
    [/报价]

    我也可以对此发表评论...

    可以将数字滤波器想象为具有62个抽头、并等待至少62次转换、以便每个抽头都填充数据(如果没有这些数据、数字滤波器的计算将"未稳定")。 这是数字滤波器正在执行的排序、第一个"稳定"结果将仅在62个转换周期后提供。 然而、在这个初始稳定时间之后、您将在正常数据速率间隔内获得新的转换结果输出(并且滤波器的输出结果将只在最后62个转换结果上运行)。

    正是由于这种较长的滤波器稳定时间、我不建议在使用 ADS1282进行多路复用时尝试实现高数据吞吐量。 每次切换多路复用器通道或 PGA 增益时、数字滤波器将复位(所有滤波器抽头都将默认为零)、您必须等待至少62个转换周期、滤波器才能提供下一个稳定输出。

    我希望这会有所帮助！

    此致、
    Chris

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    TI__Guru**** 2537120 points
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    完美的克里斯托弗
    感谢您的澄清！

    我同意您以更快的频率运行 SCLK、以便剩余时间获取和存储数据。 当我要使用 CC1352R 时、我发现它有一个称为"传感器控制器"的模块、该模块具有串行接口和专用 CPU、可以优化这项工作。 现在、我只需要对其进行更多研究。

    P.S 1：我无法确切理解"抽头"的含义。 (可能是因为我找不到适合我的语言的翻译、或者可能是因为我仍然不了解 ADC 概念的详细信息)、但我认为我的主要想法是： "稳定时间"是 ADC 校准其数字滤波器的一种设置时间、它需要62个周期的采样频率、它发生在初始化通道和多路复用通道时、对吧？

    P.S 2：我认为您的意思是4.096MHz、而不是4096MHz (只是说点和逗号可能会给其他人带来一些困惑)。

    此致、

    Sara Monteiro
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    TI__Guru**** 2537120 points
    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。

    您好、Christopher Hall、

    在讨论结束后、我开始设计我的应用的架构、 然后、我刚刚意识到、尽管 ADS1282与 SPI 接口兼容、但它没有 CS (片选)引脚、而是具有 DRDY 引脚(数据就绪)、可提供信号以通知数据可用。 问题是、这使得我无法选择要选择哪个芯片来听到 ADC 结果。 我需要一个专用于每个 ADC 的 SPI、但目前尚不可行。

    然后、我想知道我是否可以在 ADS1282的位置使用 ADS1287D、因为它也用于地震和能源勘探、它完全适合我的应用(24位、1 Ksmps)、并且是最好的： 我需要一半的数量、因为它有2个同步通道(非多路复用)、并且还有 CS 引脚来选择我要与之通话的通道。

    你怎么看？

    您认为我还必须担心其他问题吗？

    在使用两个同步通道处理最大采样率(1Ksmps)时、我是否应该知道一些问题？ (因为我需要以这一精确速率获得数据、而不是更少)

    再次感谢您、

    此致、

    Sara

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    TI__Guru**** 2537120 points
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    您好、Sara、

    您是正确的... ADS1282上没有/CS 引脚、因此很难连接多个 ADC。 通过多路复用器关断 SCLK 信号可以解决这个问题(如此处所示 )；但是、我意识到这仍然不是理想的。

    另一种选择是将 ADS1282替换为 ADS1283。 这是一款性能类似、功耗更低的类似器件。 ADS1283还添加了一个/CS 引脚。

    ADS1287D 是空间受限设计的理想选择；但是、请注意、ADS1287和 ADS1287D 的 SNR 和功耗都有所降低、因此性能并不完全达到 ADS1282或 ADS1283的水平。 ADS1287D 的运行速率仅为1kSPS、您需要在此转换周期内为两个数据通道计时； 但是、我看不到这样做的任何问题、尤其是当您在转换周期完成后使用/DRDY 中断快速为读取数据操作提供服务时。 我还认为 ADS1287/87D 器件上的基准电压和输入范围调节稍有不同、因此在选择正确的基准电压时务必小心谨慎。

    如果您对这些器件有任何其他疑问、请告诉我！

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    TI__Guru**** 2537120 points
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    您好、Christopher、

    是的、我还考虑了使用开关电路(在本例中为多路复用器)、但我也不认为这是一种巧妙的解决方案、除了为我的设计添加更多组件、增加复杂性、开关时序等

    ADS1283听起来不错、我会考虑。

    但我很享受这次机会、可以看到、例如、ADS1287的 SNR 为116dB、而 ADS1283的 SNR 为130dB。 然后、ADS1283会更合适、因为 SNR 更大、对吧？

    使用公式 SNR=6.02*N+1.76dB 计算 N 位数的最大可能 SNR，我可以看到 ADS1287的最大 SNR 为：146.24dB [(6.02×24)+1.76]，ADS1283为188.38dB [(6.02×24)+1.76]。 然后、ADS1287的差值为30.24dB、ADS1283的差值为58.34dB、那么我想、如果我应该考虑较小的差 值、或者真正重要的是本例中的给定 SNR (116和130)。

    谢谢、

    此致、

    Sara


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    TI__Guru**** 2537120 points
    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。
    啊、
    "包含空间的设计"是什么意思？
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    TI__Guru**** 2537120 points
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    您好、Sara、

    您使用的 SNR 公式假设您使用的是仅表现出量化噪声的理想 ADC。 对于分辨率较低的 ADC，可以实现接近其理想限值的 SNR，但一旦开始使用16位及更高的 ADC，您将注意到热噪声开始出现，而'6.02*N'公式不再描述 ADC 的实际性能。

    ADS1282的 SNR 低于 ADS1283的原因是其经过优化可降低功耗、这通常是性能的直接设计折衷。

    ADS1287D 在5x5mm 封装中具有2个 ADC (不只是两个通道)、而 ADS1287是在5x4mm 封装中具有1个 ADC。 因此、如果这是您的设计限制之一、您可以将更多 ADC 安装到更小的 PCB 面积中。

    我希望这有助于澄清一些问题。

    此致、
    Chris