ADC板输入阻抗问题?
我们现在的设计需要比较高的输入阻抗,想用咱们的ADS1675,如果按照咱们给的参考电路做前端信号调理,即ADS1675REF文档第19页,如附图,J1和J3两端的输入阻抗是多少呢?
电路中J1和J3之后,标着NI的R1-R11,C6和C8是做什么用的呀?
谢谢!
人呢?
J1和J3之间的差分阻抗是R44||(R9+R10)~=70欧姆。如果需要前端缓冲级有高阻输入,那么参考设计电路不可以用在你的应用里。如果输入是个单端信号,可以考虑用OPA211竭诚同相放大或者跟随器做buffer;如果输入是个差分信号,可以考虑用INA217,INA163,INA118或INA103做buffer。
R1做输入信号到地的端接,如果输入信号需要50欧姆到地端接,则可以把R1用起来。
C6,R4做输入信号的滤波。
R11,R12,R10,R16,R7是共模注入,如果输入信号是交流耦合到前端电路,则可以用这些电阻和RCM,VCC做共模注入,给输入信号抬一个共模电平。
谢谢您的耐心解答!
我看了一下您推荐的这几款仪表放大器的优势各不同,我的应用是采集非常微弱的方波信号,希望能采集到uV级别的信号,那选哪一个比较合适呢?不考虑功耗的情况下,最好有增益调整。
对仪表放大而言,是不是主要关注两个指标,RTI的噪声指标是不是对应的是信号非常微弱的时候,CMMR对应于消除干扰会好一些啊?
另外,我如果前端接上差分仪表放大器后,出来的是单端信号,是不是还要接一个运放把信号转成差分的啊?有那种出来就是差分信号的仪表放大器吗?谢谢!
求推荐呀!
要看你需放大的微弱信号是交流or直流,信号种类不同会影响放大器的选择。对于μV级信号,请关注:
(1)输出信号需要多大的信噪比?相应计算输出噪声以确定放大器输入噪声;
(2)关注datasheet中的NF图,即信号源的输出电阻与放大器的输入电阻匹配问题;
(3)如果信号为交流、低频,或许选用低噪声三极管作为前放更好些;
(4)不一定选用仪表放大器,因为你是微弱信号,需要更多考虑噪声特性。
您好,谢谢您的分析与解答!
我们会发射一组正负伪随机序列方波信号到大地,然后用ADC采集大地的信号,这种占空比随机变化的正负方波信号是直流还是交流,我也不太懂。。。
因为大地的阻抗很大,信号又很微弱,所以我们觉得ADC采集电路的输入阻抗需要足够高,要10M欧以上才能满足要求,因为看到仪表放大器输入阻抗比较高,所以才想到了它。但是仪表放大器的噪声是比较高的,从其内部结构看,它是由三个运放构成的,如果没有最后一个运放的话,噪声性能是不是会好点?去掉这个运放后,输出的信号也是差分的了,直接可以送到ADS1675,不知道这样理解对不对啊?
当如果能直接用两个运放搭的话,用哪个运放搭会比较好呢?
如果另外还想可以进行增益调整呢?
第一次用precision ADC,问题较多,谢谢!
另外,您说的系统信噪比的问题,我们还没具体算过信噪比的要求,只是说为了能采集到微小信号,噪声越低越好,对前端模拟电路的要求就是噪声尽量低,一是差分输入,二是输入阻抗高,三是噪声尽量低,不考虑芯片成本、功耗等因素!
哪位达人能解答一下吗?
你的输入信号到底是单端还是差分?如果是单端,参见手册图55,CM信号可以从ADC的VCM拉出来,或者用OPA211 buffer一下后出来;如果是差分,参见手册图54。运放就选THS4503即可。由于这颗运放是高速运放,故需要在ADC输入端加滤波电路,滤除高频噪声,滤波电路见手册图53。至于
是差分信号啊,不过THS4503好像输入阻抗很低呀,我的源阻抗在2K欧左右,前端只用一个THS4503就可以了吗?
原来想着是用仪表放大器,比如INA163等,但是不知道具体哪款仪放的噪声性能,测量微弱信号的能力强点,最后希望测的信号可以到uV级,甚至是0.1uV级的。
怎么办呀。。。。
INA163不合适,因为其输入阻抗只有60M欧姆,相较于信号源的2K欧姆阻抗还是不够大。可以评估一下INA118和INA128,输入阻抗达到10G欧姆级,不会对信号造成太大的衰减。至于噪声性能,INA118平带噪底10nV/sqrtHz,INA128平带噪底8nV/sqrtHz。如果你的信号带宽上到1M或以上,这两颗芯片噪声会比较大。但是如果是窄带应用,有效带宽1M以内,在ADC侧用一个RC滤波可以把带外噪声滤掉,基本可以满足你的需求。
这两款是不是噪声有点大呀?G=100/1000的时候带宽也稍微有点小。您看这款可以吗?AD8429,输入阻抗1.5G欧,输入噪声1nv/sqrtHz,G=100的时候带宽是1M左右,但是不知道它的输出噪声为什么这么大呀?INA128没写,不知道输出噪声是不是也这么大呀?这是8429的datasheet:http://www.analog.com/static/imported-files/zh/data_sheets/AD8429_cn.pdf 。
另外,仪表放大器输出后的信号是单端的了,得经过一个单端转差分的运放才能接到ADS1675吧,这个运放选型的时候应该注意什么呢?求推荐一款呀~ 谢谢!
推荐使用THS4521系列全差分运放,可将单端输入转为差分输出。注意最好将共模电压设置为2.5V
信号源内阻2K欧姆,THS4521的输入电阻只有110K欧姆,电阻分压造成的电压损失大约在2%,比较大了。
我的意思是将仪表放大器放大后的信号接在THS4521上做单端转差分的变换,若采用仪表放大电路,我认为可以基本忽略信号源的内阻带来的影响不知是否正确
您看了吗?AD8429可以用吗?@Decapton Wang
您的意思是INA163 60M欧的输入阻抗,也可以把2K欧的信号源内阻忽略不计是吗?
Carter Liu
我的意思是将仪表放大器放大后的信号接在THS4521上做单端转差分的变换,若采用仪表放大电路,我认为可以基本忽略信号源的内阻带来的影响不知是否正确
由于仪表放大电路放大倍数不受信号源内阻控制,因此我认为“INA163 60M欧的输入阻抗,也可以把2K欧的信号源内阻忽略不计”,供参考。
放大倍数不受信号源内阻控制,这点还好理解。但是仪表放大器的输入信号会不会受输入阻抗的影响呢,比如,在2K欧的信号源内阻下,10G输入阻抗的放大器会比60M欧输入阻抗放大器所获得的输入信号大(即越接近于电阻两端电压信号的真值),是不是这样呢?
Carter Liu
由于仪表放大电路放大倍数不受信号源内阻控制,因此我认为“INA163 60M欧的输入阻抗,也可以把2K欧的信号源内阻忽略不计”,供参考。
是的,电阻分压原理,您理解的没错。一般我们考虑时,由于这个分得的电压对于信号源的信号电压来讲是线性关系的,后续放大电路也是与之倍数放大的,因此虽然信号源内阻有分压,但是后续程序若有置零及标定工作,并不影响测量结果。供参考
60M输入电阻只是在25°下的一个典型值,高低温情况下会飘。如果一路飘到57M,另一路飘到61M,对差分信号来说,就是不平衡。如果这个阻值的典型值很大,那么在高低温下的温飘可忽略,单问题是现在这个阻抗不够大,只有信号源内阻的几千倍,相较于后级24bit ADC来说,小了。所以稳妥起见,还是选输入电阻大的运放比较好。
“稳妥起见,还是选输入电阻大的运放比较好”是的,同意
谢谢Decapton and Carter的详解!
Hi Decapton and Carter,
我看了一下THS4503, THS4520, THS4521这几款全差分运放的datasheet,发现他们在低频处的输入电压/电流噪声都好高啊,因为我的应用中,信号还主要是集中在低频,在给出的NF图中,三者在10Hz处的输入电压噪声分别为12,6,15nV/sqrtHz,就THS4520还低一点,我可以选这款吗?
在ADS1675的手册中都是使用THS4503,原因是不是它的输入电压大呀?就如它的reference design文档中说的“To maximize the dynamic range of the THS4503 and reduce the THD impact from this amplifier, +9V and –4V are used for this THS4503. This configuration gives a maximum ±6.5V swing range.” 这点不是太明白,这个±6.5V swing range是指哪儿的呢?
如果使用THS4520代替的话,它的power supply为“Voltage: 3.3 V (±1.65 V) to 5 V (±2.5 V) ”,可不可以用+5V and GND的THS4520代替 +9V and –4V的THS4503呢?带来的影响是什么呢?
谢谢!
Carter Liu
推荐使用THS4521系列全差分运放,可将单端输入转为差分输出。注意最好将共模电压设置为2.5V
1 . 若放大倍数不是很大,输入噪声不用很担心。12,6,15nV/sqrtHz的噪声也不算太大的哦
2. 9V - (-4V) = 13V,这是±6.5V来源;
3. 可以使用+5V and GND的THS4520代替 +9V and –4V的THS4503,影响是你的信号的负半轴没了,如信号源没有负信号则对信号无影响
1. 放大倍数是指哪儿的放大倍数呢?是THS4503的?还是THS4503之前的?
2. ±6.5V是指THS4503可以输出±6.5V的信号给ADC吗?
3. 负半轴没了是指THS4520输入端的信号,如果有小于零的信号的话就会消失,是这样吗?
谢谢!
Carter Liu
1 . 若放大倍数不是很大,输入噪声不用很担心。12,6,15nV/sqrtHz的噪声也不算太大的哦
2. 9V - (-4V) = 13V,这是±6.5V来源;
3. 可以使用+5V and GND的THS4520代替 +9V and –4V的THS4503,影响是你的信号的负半轴没了,如信号源没有负信号则对信号无影响
1.放大倍数自然是后级能把噪声放大的THS4503的放大倍数,你自己想象不就明白的嘛!前端的放大倍数只对前端的噪声及有用信号进行放大,对后级噪声有很小的影响。
2.不对,自然是不对的,你输入最低-4V,怎么可能输出-6.5V呢,即使是rail to rail 的,输出最低也在-4V以上了。
3.你终于理解对了
模拟电路知识太欠缺了,自动隐形一天。。。。
你做的是地球物理方面?
这个项目是,以前主要是人体心电方面的,您做哪方面的呀
正在做地球物理电法勘探方面,做接收机的电路部分