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[参考译文] CD4051B:当电流路径的阻抗极高时泄漏

Guru**** 652440 points
Other Parts Discussed in Thread: CD4051B, TMUX1108
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/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1080505/cd4051b-leakage-when-current-path-is-extremely-high-impedance

部件号:CD4051B
“线程”中讨论的其它部件: TMUX1108

您好,

我将 CD4051B 用于精密感应应用,其中多个参考电阻器多路复用到 ADC 上的参考引脚中。  

通道0-8连接到参考电阻器的高侧节点,在驱动 ADC 的 Vref 引脚之前,公共节点将进入用作缓冲器的零漂移运算放大器。

RTD 的激励电流将以10微安为单位,因此我需要考虑所有错误来源。

我从 TI 演示中了解到,泄漏电流将作为输入或输出的电流源,并根据负载或源电阻产生偏移:

但是,这似乎不适合此 IC,因为数据表指出:

如果 TI 的表述正确,那么我必须将泄漏电流乘以极高的负载电阻,该电阻由缓冲运算放大器本身的输入阻抗组成。

即使缓冲使电路的阻抗极高,我是否也应该担心泄漏?

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    Aidan 您好,

    我不会将多路复用器描述为“寻源”任何电流,因为它只是一个无源设备。 泄漏更是恰当的表示,因为泄漏由来自保护二极管,寄生虫和内部安全门本身的泄漏(没有电路主动驱动电流)组成。

    但是,您需要在校准中考虑此错误,因为漏电会影响下游设备。 如您所述,将会出现一些偏移错误,但将完全由您连接的负载和该负载上的电压来确定。 虽然这可能不是一个非常大的偏移量,但在精密应用中,它可能会有所不同,因此肯定需要考虑此错误。

    谢谢!

    布莱恩

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    得到了,感谢您的回应。

    您是否能够阐明这如何与极高阻抗输出相互作用?  如果您有 XNA 进入缓冲阶段,那么将有效负载乘以泄漏似乎是不对的。

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    Aidan 您好,

    因此,我们对类似主题有一个很好的评论,您可以在这里参考:

    https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/precisionhub/posts/does-a-low-leakage-multiplexer-really-matter-in-a-high-impedance-plc-system

    基本上,源电阻加上泄漏电流的负载时间将是您的偏移量。 您是否知道实际负载阻力是多少? 极高的含义是什么? 作为参考,CD4051的典型泄漏电流为10pA,因此在1M 输入阻抗时,您会看到大约10uV 的偏移。 如果您的系统需要更高的精度,您可以查看更高精度的多路复用器(例如 TMUX1108)。

    谢谢!

    布莱恩

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    您好,布莱恩,

    我已经看到了这一引用,但下面是让我质疑的原因,只是将事物建模为当前来源:

    您发布的参考表明,考虑到放大器的高输入阻抗,可以忽略它。

    此外,我还必须考虑泄漏气体远高于10pA 的最坏情况:

    CD4051B 是否有任何资源以图表形式显示泄漏和温度之间的关系?

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    Aidan 您好,

    我相信你对这一提法的解释有误。 这篇文章接着介绍了工程师最初排除泄漏电流的情况,后来才发现泄漏电流对其应用产生了可衡量的影响。 我会重新阅读我链接的文章,以便您了解整个情况和结果。

    关于泄漏和温度之间的关系,我们没有一张图表来说明具体行为, 但是,您可以根据25C 和85C 之间的最大泄漏测量推断出大致的泄漏性能,因为温度升高和泄漏电流增加之间存在相当线性的关系。

    谢谢!

    布莱恩

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    布莱恩,我读过这段文字,我认为你也应该回去阅读。  表1评估了工程师是否可以忽略漏损,该表仅考察了公式1和2中所示的 Ro 和 Rsource 的影响。  我发布的屏幕截图质疑忽略 Rload 的假设。  本文中的错误绝不是 Rload 计算出的错误,该错误用于提出索赔(如果工程师可以忽略此错误)。

    TI 视频详细介绍了如何计算错误(请阅读下面屏幕截图中显示的文本),这一假设得到了增强:

    如果缓冲放大器的输入电阻在 Gohms 中,那么当您通过计算器时,即使是微小的漏电流也将是一个问题。  这就是为什么我认为 TI 的两个引用都忽略了它——因为经过一段时间后,您无法将泄漏建模为电流源。

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    Aidan 您好,

    这篇文章引用的是 RL,但不是以相同的术语。 这篇文章称为 RSH:

    通过视频,视频可以大大简化负载电阻的影响,因为视频只是为了基本了解漏电流,并专注于多路复用器本身的影响(此外, 负载可以是多个值,因此可以忽略它,以确保电流来自何处以及独立的 mux 影响是什么(而不是系统级别)。 实际上,您不能忽视负载电阻,而且它肯定会根据多路复用器的泄漏电流受到影响(这就是为什么在应用中使用极低的泄漏性能(即使是几个紫外线也会受到影响)至关重要。

    不管怎样,像我之前提到的那样,电压偏移将等同于您在系统条件下看到的 IOFF 泄漏电流乘以负载电阻。 因此,如果您的负载电阻过高,并且您需要在当前配置下获得更高的准确度,则您需要接受准确度损失,降低输入阻抗或获得性能更高,泄漏电流更低的多路复用器。

    希望这能消除一切!

    谢谢!

    布莱恩

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    与 rsh 相关的所有内容都位于 MUX 的输入端。  RL 位于 mux 的输出端。  我不确定你怎么能说 rsh 是一样的。  阻抗的大小相差太大,如果考虑输入到缓冲区时保持当前源模型,我会感到惊讶。  如果是这样,那么每篇文章都会说,不要将这样的缓冲区用于 MUX 的输出。

    许多 ADC 使用多路复用器来提供高阻抗缓冲器,我确信纳放大器泄漏值的偏移量不会超过您所引用的数十个 UV 值。

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    Aidan 您好,

    感谢就此展开的讨论。 重新阅读文章后,相信您是正确的!

    进一步考虑这一点,当开关关闭时(此时将切换 INH 针脚以使每个通道都处于打开状态),任何存在的漏电流都将流经负载电阻, 但是,这一点无关紧要,因为在这种情况下,您不会测量任何内容(IOFF 是在所有通道处于打开状态时进行的)。 此外,泄漏可能甚至低于数据表上的规格,因为这些引脚上没有电压偏差,基本上是浮动的(输入/输出引脚上的 IOFF 是在一定的预定电压下获得的)。 当处于非禁用状态(INH 针脚切换为低)时,至少一个通道将被选择为“开”, 泄漏电流将在电阻最小的路径中流动(在这种情况下,大部分通过开关流向源,因为输入缓冲区应比源电阻高得多)。 因此,产生的偏移电压相当于泄漏电流时间 RON 的大约值。

    我们现在就在同一页上。

    对此困惑深表歉意。

    谢谢!

    布莱恩

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    啊!  是的,我们现在也在同一页上,感谢你们在这里与我保持联系。  你的答案是有道理的。  简单的做法似乎是在传感器阶段之后,如果泄漏量过大,在 MUX 的输入端添加另一个缓冲区。