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ADS131A02: 阅读数据手册时的问题

Part Number:ADS131A02Other Parts Discussed in Thread: ADS1292

HI,TI的工程师

我打算用ADS121A02来采集0-0.3V的电压信号,测量精度为0.01mV,在阅读数据手册时有以下问题:

1、VREF输入范围需要小于(AVDD-0.5),为什么在测量时可以取AVDD=2.5V,VREF=2.442V?

2、input-referred noise和μVrms noise numbers是什么关系?

3、如果我选择①ADS131A02 + VREF=2.442V + Gain=8,能否以0.01mV的精度测量0-0.3V的信号,AD前是否必须要加放大器?

如若必须加放大器,那②OP2177(放大5倍) + 一阶RC低通滤波 + ADS131A02 + VREF=2.442V + Gain=1,能否实现?

这和③ADS1292 + VREF=2.42V + PGA=8相比,哪个测量效果更好呢?

谢谢!

Kailyn Chen:

1. 2.0V~AVDD-0.5V是外部参考电压的范围。2.442V是内部参考电压的输出,既可以配置为2.442V输出,也可以配置为4V输出。

2.input referred noise指的是输入参考噪声,而uVrms指的是ADC的噪声分析(RMS指的是噪声的平均值即为0.707Vp,Vp指的是正弦波的峰值,不是Vpp峰峰值),从上面表格来看,可以通过调整data rate和PGA 增益来优化ADC噪声性能的。在测量宽带 ADC 噪声、我们将查看大量样本的高斯分布。 在这种情况下, RMS 噪声是指采集样本的 1 sigma 或 " 标准偏差 "。 6 sigma 或 6.6 sigma 通常用于定义峰间振幅,因为这分别包括采集样本的 99.7% 或 99.9%。

3. 我好像没看明白第三个问题,您的意思是在模拟信号进入ADC之前,需不需要加放大器是吗?

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Xy Zhang:

感谢您的回答。

关于第三个问题,因为我要测的电压较小(0-0.3V),且需要的精度较高(0.01mV),担心直接输入ADC很容易被干扰,所以想知道如果会被干扰的话,通过加放大器和低通能不能解决。

我问题描述中想问的是,如果信号直接输入ADS131A02会被干扰,方案②(ADS131A02前加放大器和低通滤波)和③(将ADS131A02换成带PGA的ADS1292)两种方案能不能对于①(仅使用ADS121A02)有所改善,从而达到我的测量精度?

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Kailyn Chen:

您好,使用ADC时我们也不需要使用 ADC 的整个满量程范围,那么第一种方案确实是输入电压比较小,我们可以考虑第二或第三种。

如果使用第二种,那在选择运放的时候,首先考虑运放的噪声要小,否则噪声被运放放大,这样不会帮助实现高分辨率的系统。

关于您提到的运放后再加滤波器的设计,通常低速 Δ – Σ ADC 通常需要一个简单的单极 RC 滤波器来减少混叠效应。 对于差分信号、滤波器结构通常由两个滤波路径组成:一个由滤波器电阻器 RFILTER 和差分电容器 CDIFF 组合衍生的差分滤波器;一个由一个滤波器电阻器 RFILTER 和共模电容器 CCM 组合衍生的共模滤波器。这里有有一篇FAQ可以参考下:

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/955466/faq-delta-sigma-adc-anti-aliasing-filter-component-selection

另外,我们的精度实验室有关于ADC的培训视频。其中第6部分有关于ADC噪声的分析,也给您推荐下:

https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs

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Xy Zhang:

非常感谢您的回答,请问TI有合适的运放推荐吗

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Kailyn Chen:

ADC需要差分输入吧,我建议参考我们的新仪表放INA815,它是一款低噪声,低输入失调电压和低输入偏置电流,低温票的全差分运放,您看下它的数据手册:

https://www.ti.com/product/INA851

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Xy Zhang:

谢谢,但是我打算利用这款ADC的单端输入功能,请问可以实现吗?

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Kailyn Chen:

使用单端的话,可以直接在我们的精度运放里,选择噪声比较小的,低温漂的器件。前端0~0.3V的信号频率是多少,打算输出多少,从而在下面的精度运放选型里选择合适的带宽, 进行筛选:

https://www.ti.com/amplifier-circuit/op-amps/precision/overview.html

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