如何测量ADC的参考电压

liang030704

如何测量ADC的参考电压 [复制链接]

最近在开发一款热电偶采集器。需要精确的测量出热电偶输出电压，对于24位ADC来说，输出码code=AIN*GAIN*REF/16777216,code就是ADC采集到的数值，需要算出AIN的值，对于增益已知的情况，单极性测量，结果跟参考电压REF有关，那么就需要精确的测量出参考电压的数值。

电路设计用TL431产生2.5V直接接到ADC参考端，考虑需要测量，想用一个模拟开关，直接接到2.5V上，然后处理器通过切换来采集参考电压。由于ADC在单倍增益下输入范围为0-2.5V,当直接测量2.5V时，又担心这个2.5V稍微高一点，ADC就无法采集到了。

不知道如何解决，希望专家给点意见。

liang030704

AD采样的值必须算出来模拟前端的电压值才可以查表对吧，那么请问怎么计算，不知道模拟电压的实际数值是会带来很大误差的，热电偶输出电压时uv级别的，那选用2.5V参考是不是就用2.5V来计算呢？ 不要想当然，2.5V，实际电路中会带来多少误差知道吗？换算成UV你可以知道是多少个数量级的差别。 至于模拟开关，是会带来一些噪声的，但是目前市场上主流的多路采集器全部都是用模拟开关的。 并不是24位AD就不能用TL431做基准，我还用LDO做过电压基准，关键看测量方式。另外还有用ADC内部的参考输出作为参考电压的，有了解过内部参考输出的精度和温漂吗，绝对在TL431之下。 并不是都用高级的芯片做出来的东西就是高级。

njlianjian

将电压分压，取十分之一测量即可。

thtlj

不存在这个问题，采样值与参考电压是对应的，如果参考电压你接2.5V，那么当输入为2.5V时，采样值为0xFFF，如果参考电压高了，例如变成了2.6V，那么就是当输入电压达到2.6V时，采样值为0xFFF。

leang521

大哥，您不是玩我的吧，参考电压，既然是参考电压就一定是一个确定值，您还要测，我咋知道怎么测，您还不如告诉我一伏特电压是多少。几个电子？
参考电压就是基准。必须一定是个准确值，所有的模拟电路有关的量都是基于参考电压，参考电压完了。就和数学一加一不等于二一样，所有都崩溃了。
偶尔有特殊情况，AD的参考电压，也就是基准，是直接引用VCC的，结果VCC是波动的，造成参考电压波动，这样的AD是不能直接用的，直接用就是瞎子摸象，乱七八糟。必须在一路AD输入上接个参考电压，反向换算VCC值，再测另一路输入，才能得出准确值。

qushaobo

把G*REF看成一个参数，做参数估计。有二法。
1，在热电偶近处产生一已知温度，计算参数。
2，在热电偶近处产生多个变化量可知的温度计算参数。
这里实质上还有一个热电传换效率的参数你没考虑。
总之，一句话，同志，基础不好啊。

leang521

24位AD用TL431做基准，大哥不得不佩服您的想象力，TL431的误差是多少。算过么，你这样的AD测出来有12位能准确你都该笑了。既然用高位AD，就必须用高精度基准，10ppm一下的基准，能保证有十七八位的稳定度。其他的，祈祷吧。

kata

这作法是有些问题，一般认为基准是足够精确的，如过基准精度不够就选用更高精度的基准吧。模拟开关本身会带来误差，除非ADC有一个更高精度的基准这个校正才有意义。

liang030704

感谢楼上几位，有一点头绪了

kata

再说上几句，楼主只求基准要准确，其实没有多少实际意义。

就这个电路来说还有很多问题没有考虑，我不是说高级的器件就能作出高级的产品来，常说一分钱一分货多少是这个道理的。

粗粗想了一下，是不是还得考虑以下这么一些问题，不然24位ADC也不容易测出满意的结果。

1）热电耦的冷端补偿怎么作，这个补偿的精度作到什么水平。

2）热电耦连接电缆对于uV信号的影响很大，有没有采用屏蔽，采用二线制，三线制还是四线制。

3）热电耦的有没有引入外部驱动，如果有是恒流还是恒压，热电耦自身的发热有没有考虑仔细，对自身的发热如何控制。

4）前置放大采用单端还是差分，这些放大器的热噪音控制到什么水平。

5）通道滤波器用了带宽是多少，有没有保证噪音不会被转换为直流偏移。

6）运放的失调电压和偏至电流是多少，输入阻抗是多少，带来的噪音能不能忍受，或者采取了补偿手段。

7）PCB走线有没有作防漏电处理，防干扰处理。

8）模拟开关放在uv级测量，24位ADC电路中，得仔细评估一下影响有多大。

9）ADC和运放电源、地是不是足够平稳和干净。

10）热电耦的非线性校正和ADC的非线性校正是否作了，或者评估这些影响，ADC偏移有没有校正。

11）如果热电藕没有前置，ADC输入阻抗对热电耦的影响有多大，能不能接受。

12）431基准电源的工作点是不是保证发热足购小，又能输出稳定的电压。

13）所有和增益有关电阻的精度和热噪音是否考虑过他们的影响。

14)  所有器件的对于温度的灵敏度怎么样，在要求的工作温度范围内能不能满足要求。

 

说得有点吹毛求疵，实际要考虑的问题确实不小。

[ 本帖最后由 kata 于 2010-11-6 18:57 编辑 ]

liang030704

我这个是参照研华等一些工控板来做的，只是发挥了的想象了一些。
研华的参考电压直接采用ADC内部的基准，我有对比过，精确度远不及TL431,但是噪声性能比431好一点。
今天又仔细的考虑了一下，其实对于热电偶，参考电压越小应该越好，所以又选择了一个电压基准，MAX6133.性价比还是蛮不错的。
对于多路的数据采集系统，模拟开关是必须引入的，要做的就是尽量减弱带来的影响。
热电偶冷端补充直接用数字温度传感器来做，方便简单。其他的也没有过多考虑，参照了一些模块做的。
艾瑞的工程师今天给了一个意见，其实用高精度的基准就可以了。不用采集，直接套用误差很小可以忽略不计。
即使测量，也不一定能测得准。

qinzheng0507

10楼的说的很受用，学习！

leang521

不是说TL431不能用，而是用在这里不合适，毕竟TL431的精度还是很差的，用高AD就没意义了。如果要用高AD，最好就用搞精度基准源，这不是定义，只是利润最大化。毕竟你用个24位的AD结果因为基准导致只能有十六七位有效，那何必用那么高的AD呢？

刚看到楼主后面一句，量程2.5V，超出怎么办。从原则上来说，是需要尽量避免超出量程的，对于AD来说，只要超出量程，不管超多少。都是满值。不过超出过多又会损坏AD，因此就需要保护。所以，一般在设计的时候都需要仔细计算量程，用放大器就要把输出控制在量程范围内。

[ 本帖最后由 leang521 于 2010-11-8 16:55 编辑 ]

kata

楼主大概头一次作这种电路吧，你的方案有两个问题至少得考虑的。
冷端补偿不要用数字电位器，传感器工作的环境温度是随时在变化的；
避免把电耦输出电压直接送到ADC，这种ADC的输入阻抗一般不是很高，影响很大。

研华的板卡不见得就设计得很好，经常看到市面上产品的电路板设计得很水，也不用迷信IC厂家的方案，那些指标都是在某些苛刻条件下测出来的。