Mätning av Wheatstone brygga (Förstärkning & ADC)

[Joe]

Är på jakt efter en minimal krets (QFN, LPCC, SOT23 osv dock ej BGA) med 2 kanaler till inbyggda diff op ampar med programmerbart gain på minst 100 till 1000 till 16bit-ADC
BW 1Mhz och Slew rate 1V/µS
Helst även med offset trim

Har kollat på ADS7870, LTC2487, MAX1464 men det har för dåligt gain.
Någon som har ett bra förslag? Kanske finns nån µC med detta inbyggt?

EDIT: Ändrade titel från "Liten två kanals 16-bit ADC med PGA?"

[jesse]

När jag har sådana specifika krav så brukar jag leta direkt på tillverkarnas hemsidor. FLera av dem skickar dessutom gratisprover - du får dom på ett par dagar.
http://www.ti.com/
http://para.maxim-ic.com/
http://www.linear.com/
http://www.analog.com

[Joe]

Jo, det är det jag har gjort.
Kollat deras "parameter search" osv

Därför så slängde jag ut frågan om nån har sett/hört eller använt något liknande det jag söker.

Jag använder fler komponenter i nuvarande layouten, har dock kört fast vid routingen då via's är stora som hus när man har 10"mil" ledare. Hela kretskortet är nu stort som ett 16-pin DIP

[TomasL]

uCHip har en del också.
Dock verkar det som att PGAerna är begränsade till max 128ggr.

Vad skall du mäta ??

[Joe]

En Wheatstone brygga med upplösning på minst 0.1mV
Max ut 6mV

[TomasL]

En 12 bitars Diff omvandlare vid 2,5V Vref och 128 ggr förstärkning ger en fullskala om ca +/- 19mV dvs runt 0,009 mv/bit(/count).
6mV ger dig då 646 bitar(count), vilket översatt i AD värden blir runt 10 bitar, vilket borde vara ok. (ADS 1247) 3 diff ingångar.

Finns en hel del att välja på, dock får du nog glömma det där med snabb samplingshastighet, 2kSPS är väl max vad du kan få ut, dessutom är bandbredden betydligt lägre än dina krav.

ADS 7870 borde väl också fungera den ger dig en upplösning om ca 0,06mV, din fullskala hamnar då runt 98, vilket motsvarar 7 bitar, fortfarande är upplösningen lägre än 0,1 mV
Den klarar 48kSPS.
Lite mer förklaring på vad du gör och vill uppnå vore bra.

Förstår inte vad du fått det ifrån att du behöver 100-1000 i förstärkning.
Maximal förstärkning på en 5V Diff med 2,5V ref är 2,5V/6mV 416 ggr, för att få fullskala, men eftersom du bara behövde 0,1mV upplösning, finns det ingen anledning att förstärka så mycket.
Egentligen, med din spec (om man undantar det där omöjliga med bandbredd osv) så räcker en ADS7870 till gott och väl.

[Joe]

Rättelse:
Upplösning på minst 0,1µV/V bör det vara
Arbetsområde för utsignalen från bryggan är ±1mV/V
Bandbredden för bryggan är 5MHz

Ett exempel med LMV358, därifrån har jag tagit bandbredden och slew raten utan att kolla, såg att AD623 har 6kHz bandbredd vid 500 i gain...

En AD623 (Eller TLC2272) med 500 i gain är rekommenderad.
±5mV ger då ±2,5VDC med en "nolla" på 2,5VDC och 5VDC matningsspänning.
Vill helst ha en 16-bit ADC då man får ut 65536 vilket ger en 76µV upplösning in på ADC'n och 0,152µV upplösning vid 500 i gain och 5VDC matning. Om jag nu lyckades räkna rätt..

Sen hur snabbt och hur ofta jag vill sampla får man testa fram sedan.

[TomasL]

Ja 0,1uV är ju något helt annat än 0,1mV.

Det finns ett antal saker du måste tänka på, framför allt vid högre samplingshastigheter.
Dels är det tiden det tar att skifta kanal, till det kommer tiden för att AD-omvandlaren skall "ställa om sig", vilket då drar ned samplingshastigheten.

Förutom det så skapar ingångskapacistancer, resistanser och induktanser ett bandpassfilter, nedre gränsfrekvens brukar inte vara nått problem, däremot den övre.
Den övre gränsfrekvensen bör väl vara minst 10 ggr högsta samplingshastighet eller nått sånt för att du skall få någorlunda vettiga värden.

Förutom förstärkningen måste du kontrollera brusmarginal, drift, förstärkningsfel mm, framförallt på PGAerna, då vissa kan vara riktigt dåliga.

Vissa omvandlare, tex ADS1148/1248 har inbyggd kalibreringsfunktion, vilken kalibrerar bort bla. offset och förstärkningsfel samt linjearitetsfel.

Det är en riktigt bra omvandlare med mycket hög precision.
Håller just nu på att designa runt en ADS1248, lite stökig att hantera och riktigt dåliga datablad, tyvärr.

[Joe]

Jo, switch tiden på Muxen är viktig, vill helst läsa av båda kanalerna "samtidigt".
Får kolla på bara PGA's om det finns nån vettig med justerbar gain.
Alternativet är Instrumentförstärkare med externa digitala resistor nätverk kopplad till ADC's. Ojoj vad kortytan drog iväg..

[TomasL]

Och felkällorna.

Finns det något sätt så du kan höja utspänningen från bryggan, ofta kan man med högre matningsspänning få högre utspänning från den.

Vad för någon brygga är det?

[Joe]

500SPS skulle räcka till för att få tillräcklig känslighet.

Max 20V kan man mata bryggan med, men då ökar strömförbrukningen till 20mA...
Det är tänkt att vara en batteridriven applikation, fast om man lägger dit en MOSFET som matar både bryggan och analog delen så kan man köra FET'en 250Hz/SPS då bryggan och analog delen behöver 1ms att stabilisera sig.
2ms On - 2ms Off, eller går det att snabba på?

Sen så skulle det vara trevlig med en konstantströmgenerator som matar bryggan...

Det är en Honeywell HMC1052L

[Joe]

Hade tänkt mig 5VDC för matningen, finns det nån krets för att driva bryggan med 20mA (20VDC) typ step-up eller motsvarande.
Eller inducerar man bara störningar så att det blir mera problem?

[TomasL]

Du skall nog inte fundera på att driva bryggan med nått annat än en väl definierad och filtrerad likspänning, allt annat skapa enbart problem.

[blueint]

Kanske filter med induktans och linjärregulator efter SMPS utgången kan ordna det?

[Joe]

Det här var inte "bara"... Har aldrig designat en analog "krets" innan.
Tex "conversion time" blir lägre ju högre SPS man kör?? Är inte detta tiden det tar för att göra om analogvärdet till bitar?

Tänkte mata 5VDC i en kabel som blir ~20m lång. I andra änden sitter batteriet och en tänkt spänningsregulator

• Ska man försöka få till en constant source generator till bryggan med en Op amp?
• Bör man mata med säg 12V och en lokal 5V LDO?
• Behövs det en induktans efter ovan nämnda LDO?
• Hur räknar man ut den övre gränsfrekvensen?