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AD前端放大电路

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

各位专家, 最近使用ADS1274采集小信号,基准电压电路参照开发板电路,REF5025+OPA350;

输入设计为全差分输入,调试时使用开关电源作为输入源,伪差分输入,AINP1接电源+(12mv),AINN1接电源-(地)。 

 AVDD=5v,AGND=0V。

第一种情况:

采集数据计算后11.800mv,有300uv左右跳变,精度为16位。同时做测试将输入短接接地,测试有50uv左右跳变,精度能达到18位,说明系统基本正常。想进一步提高精度,如下处理:

第二种情况:

其中C114和C115没焊,采集数据计算除以125后在5mv左右,有3mv左右跳变,非常差。

第三种情况:

将OPA2277换为CS3002,C114和C115装焊。采集数据计算除以125后在15mv左右,有3mv左右跳变,非常差。

由于OPA227是高精度运放。最大失调电压为25uV。但带宽也较高。C114和C115能有效滤除高频噪声。

如果想进一步提高精度,可以考虑ADS1256。

不好意思,没描述清楚,想请问这个放大电路哪里出了问题?

OPA2277不是rail to rail 的,其输入范围为(V–) +2  至  (V+) –2,建议你在输入端加一个2V或VCC/2的共模电压

谢谢 Carter Liu

恩是,我也发现OPA2277不是轨到轨,后将其换为轨到轨的CS3002试,现象一样。感觉还是放大电路的问题。

这种电路形态我以前用过的,是没有问题的,唯一和我用过的不同的是我没有用电感,你把两个电感换做1K电阻试试吧,期待你完美解决

To carter liu :

根据你的意见,在放大电路前端将电感换为1K电阻,试验效果一样,3mv左右的跳变。

感觉通过放大电路后引入了较大的噪声。

这个问题折腾很久了,非常困惑。

你可以把layout相关部分传一下,可以一起看看信号线、地线、电源线、退耦电容、敷铜等是否良好

To Carter Liu :

如果方便留个邮箱,我将PCB传给你。下面我将TOP层布线、电源层截图出来。地层分为数字地和模拟地,通过电阻点连。

抱歉,没描述清楚。

补充一下,测试数据都是实时采集数据,以后会做滤波处理,测试输入源为12mv。

第一种电路(如最上页ths4521):测试数据在11610uv~11690uv间变化,变化量约为80uv。考虑提高精度,作法为牺牲输入范围,增加放大电路,限制输入源<20mv,放大125倍后进入ADS1274,如下两种情况所示:

第二种电路(opa2277+ths4521):测试数据在11520uv~15550uv间变化,变化量约为4mv。

第三种电路(cs3002+ths4521):测试数据在8230uv~9780uv间变化,变化量约为2mv。

目前主要问题是后两种情形下采集数据不稳定,比第一种情况差太多了。

我看了一下图,虽有些小的规范问题但是不至于有较大影响。从你得出的结果来看应该是运放噪声引起的误差。引入前端运放后由于放大倍数较大,且后端输出无抗混低通滤波器,导致输出噪声较大。由于CS3002电压噪声稍小于OPA2277,因此换用CS3002后噪声误差相对小一点。

建议后级加入抗混滤波器,再试试。

To Carter Liu

请问增加抗混滤波器的位置是在cs3002之后,THS4521之前吗?

对抗混滤波器理解不深,如何设计请详细描述一下,谢谢。

在THS4521输出后端也就是ADC输入之前加较好。我看看能不能给你找到一些资料

这篇文章中有相关的介绍,Anti-Aliasing Filter就是抗混滤波器

2376.7268.sbaa111_Understanding_MSC12xx_ADC_Input.pdf

to Cartter Liu,我看了,没有抗混滤波器电路,模拟方面知识比较匮乏,有时间请帮我分析一下如何设计抗混滤波器?谢谢

对于低频直流信号的测量,一般使用如下图的一阶RC滤波即可

其截止频率主要是根据两方面确定的,1是噪声带宽,这个一般是越小越好;2.是动态响应速度,截止频率越低越不利于动态响应。

一般可取截止频率小于采样频率2倍

在THS4521之后增加RC滤波器如下:

测试输入信号依然为12mv,前端通过cs3002放大100倍。

1.电阻R50和R51为10K时,截止频率为400Hz,测试结果误差非常大。

2.调整电阻为4.7k,截止频率为1khz,测试结果误差也大:

3.调整电阻,截止频率为14khz,测试结果和之前不加滤波器时差距不大,跳变大:

感觉增加滤波器后没效果。

To Carter liu

最近电路改版,上次你提到PCB布局,有些小的规范问题,请详细描述下,谢谢。

就是两个细节的问题,你排版留心一下就好了

1.不要走锐角弯,少走直角弯;
2.走线接头有个没放过孔正中间

To william zeng

你好 我现在也在设计ads1274采集模拟前端 也想用opa2277+ths4521+ads1274 

用来采集传感器差分信号 不知道你的问题解决了没 

有一个问题 我看你采用的是单电源输入 如果采用±5v电源供电 会不会好一点呢?

To william zeng

OPA2209运放可以试试 

传感器差分输入可以加一个共模电压与传感器相匹配 偏置到vcom

后边两个电路不好理想匹配

请问您的项目进行的怎么样了呢?可否分享一下您的原理图呢

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