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关于TIDA-00765参考设计与ADS1220datasheet自相矛盾的疑问

TI:

您好!

      我学习了TIDA-00765号参考设计,但是有一处不解:在该设计中ADS1220的参考输入端REFP0和REFN0通过外置滤波器与电桥的激励电源EXCF0和EXCF1相连。这是一个交流桥式激励的示例,因此电桥的激励端EXCF0和EXCF1的极性是会交换的。这势必会导致ADS1220的REFP0和REFN0的极性也随之而交换。但根据ADS1220 datashee中第6.3节 Recommended Operating Conditions 表格中V(REFNx)和V(REFPx)的规格指示,V(REFNx)不能高于V(REFPx)。

    这就令人很费解了,而且在TIDA-00765号参考设计的文档中也指出:“Note that applying the AC bridge excitation technique will require the reference connections to be switched to keep the reference voltage (as seen by the ADC) positive.”,但在此情况下就显得有点模棱两可了。

    由于该参考设计已经展示了PCB板等实物和详尽的测试数据,所以设计本身的正确性应该是不容置疑的。那么我今后该如何理解datasheet中关于两个参考端电压的要求呢?请不吝赐教。

谢谢!

                                                                                            中国河南省开封大学电气电气工程学院

                                                                                                                     张险峰  敬上

                                                                                               2018年12月20日

Kailyn Chen:

TIDA-00765 中使用了一款双通道的SPST开关TS5A21366, 那么 TIDA-00765 中备注的,当AC激励极性交换的时候,ADS1220的REF引脚连接也需要切换,这样和datasheet中电气参数便不会矛盾,而切换是使用TS5A21366实现的 ,开关没有导通的时候,激励直接连ADS1220的REFP和REFN,然后AC激励极性改变EXC+变为EXC- ,此时开关导通,使的EXC—–TS5A21366—–REF-.TIDA-00765 图8的框图,可以看出,极性没变的时候,激励直接和ADS1220连接,极性改变的时候是需要TS5A21366来切换然后再和ADS1220连接的。

XianFeng Zhang:

回复 Kailyn Chen:

To Kailyn Chen:

感谢您的及时而热情的回复。

你提到ADS1220的REFP0和REFN0引脚的交换是使用TS5A21366实现的。但这是一个误会,因为U4也就是双通道模拟开关TS5A21366的作用是联通多个桥式传感器的信号输出线,从而在称重模式和振动测量模式之间进行切换。所以它并没有和REF端的低通滤波器有任何电气连接,无法起到切换REFP0和REFN0极性的作用。如下图所示:

而图8的框图中,ADS1220的参考输入专门标出了跨线符号,也是与模拟开关没有任何连接的。感谢您的回复,但是您可能因匆忙而看错了。真心期待您的继续指导。

Amy Luo:

您好,
链接:www.ti.com.cn/…/tidubl0a.pdf
20页4.2 Signal Path Overview有相关描述。

Kailyn Chen:

回复 XianFeng Zhang:

感谢您的细心,那如果不是通过开关切换的话,那么就是差分信号极性问题,事实上,任何一对差分信号,哪个为正,哪个为负都是可以的,因为我们要的是差模信号,但只要保证二者连接的时候极性相同即可 ,这也是我们常说的,差分信号极性是否能够对调的问题,因为通常在PCBlayout时候,由于布线的问题,可能无法做到芯片命名的P和其它差分接口的P连接,所以可以是P和N对调, 那么对于ADS1220的REF差分信号 来说,同样,REFP和REFN 两个引脚,哪个做REFP 和哪个做REFN都是一样的,只要保证二者的差值符合ADS1220的ref信号为正即可。
因此当AC激励极性对调的时候,那么REFP和REFN的极性也对调是没问题的。

Amy Luo:

 您好,

ADS1220内部的多路复用器可以切换:

XianFeng Zhang:

回复 Amy Luo:

To Amy Luo

    您好!感谢您的回复。

   您的前一个回复提示我的资料正是我感到迷惑的资料之一。实际上正是这个文档与ADS1220的datasheet的描述让我产生矛盾。谢谢!

   您的第二个回复中的电路图是ADS1220datasheet中关于模拟输入和参考输入内部与可编程电流源的关系图。其中,红框中指出的4路输入/复用信号的极性的确可以选择。但是TIDA-00765参考设计中使用的是最下面的REFP0和REFN0。从图上看似乎不能在内部改变自己的极性。

                                                                                                             感谢,请继续帮助我。

Amy Luo:

回复 XianFeng Zhang:

您好,

我的第一个回复是指下图中画下划线处:

第二个回复:原理图中REFP0和REFN0分别与REFP1和REFN1短接了,见下图

XianFeng Zhang:

回复 Kailyn Chen:

To Kailyn Chen

       谢谢!

      我觉得您的指导非常有说服力。感谢您!因为我现在正在多个TI公司的ADC产品中选择适合我们使用的IC。所以我恐怕必须搞清楚如何分辨哪些ADC芯片的REF端属于“差分输入型”也就是支持这种“极性可以交换而不会损坏IC内部电路”的产品,而哪些ADC产品则相反,必须确保正确的极性输入。最好能让我自己通过阅读datasheet就能明白这一点,毕竟我们用户必须首先遵守ADS1220手册中下面这样的描述:

谢谢!请在这个最关键的问题上一定给于指导,我想这也是所有像我这样的菜鸟用户想了解的知识。我急切的等待因为必须尽快选择ADC的型号和方案。期待中

XianFeng Zhang:

回复 Amy Luo:

To Amy Luo 感谢您的细节提示!我理解这里实际上是使用了两对儿参考电压输入端(并且是拧着劲儿地连接的),然后在测量时动态切换使用两个参考输入中的一个来实现极性的翻转。我甚至已经试图说服自己datasheet中"Differential reference input voltage"就包含参考输入是允许差分信号的。我也理解内部使用的是一种开关和采样电容类似的技术来实现与外部输入的隔绝(所谓的增大输入电阻)。我的疑问在于:不论上述哪一种连接都不可避免这样的情况出现——那就是VREFNx > VREFPx。而在ADS1220的datasheet中明确说VREFNx的最高极限电压是VREFPx-0.75V。 :(。还有就是,这种同时使用两个REF输入的设计本身就暗示着“参考输入端能够耐受反向极性”但是“ADC只能使用正向REF”。我也猜测这个Absolute negative reference voltage 指的是由于ESD二极管的存在而出现的限制。但是在即使在datasheet 第8.3.1节中最接近的用词 the absolute voltage on any input must……也是在AVSS 和 AVDD 的电压轨道附近而已。同样不能说明这样使用的安全性。请原谅我的牛角尖,但是涉及到我们马上要确定选购TI的哪一款先进IC,所以必须请教清楚。还有就是我如何凭自己阅读datasheet就能确定哪些ADC支持差分REF,哪些不能呢?比如低端一点的ADS1232的REF能否支持差分REF电压极性。毕竟它没有"Differential reference input voltage"的字眼儿。谢谢您的热情指导。真心感谢!

XianFeng Zhang:

回复 XianFeng Zhang:

补充:当然,ADS1232只有一对儿REF不能用同样的AC Excitation技术,这里只是做一个技术术语的对比。

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