ZHDA260 August   2026 ADS125H18

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2详细说明
    1. 2.1 了解 ADS125H18 OWCS 运行情况
    2. 2.2 对单端输入信号使用 OWCS
      1. 2.2.1 分析单端输入信号的 OWCS 行为
      2. 2.2.2 使用 ADS125H18EVM 验证具有单端输入的 OWCS 操作
        1. 2.2.2.1 使用单端输入验证 OWCS 运行情况
        2. 2.2.2.2 使用单端输入对 OWCS 使用较少转换次数
          1. 2.2.2.2.1 单端输入的不稳定数据
          2. 2.2.2.2.2 单端输入的稳定数据
        3. 2.2.2.3 输入电容如何影响单端输入的 OWCS 性能
        4. 2.2.2.4 使用 ADS125H18 可编程延迟来减轻单端输入的稳定影响
    3. 2.3 对差分输入信号使用 OWCS
      1. 2.3.1 分析差分输入信号的 OWCS 行为
      2. 2.3.2 使用 ADS125H18EVM 验证具有差分输入的 OWCS 操作
        1. 2.3.2.1 使用差分输入验证 OWCS 操作
        2. 2.3.2.2 使用差分输入对 OWCS 使用较少转换次数
          1. 2.3.2.2.1 差分输入的不稳定数据
          2. 2.3.2.2.2 差分输入的稳定数据
        3. 2.3.2.3 输入电容如何影响差分输入的 OWCS 性能
          1. 2.3.2.3.1 具有输入电容的背对背差分 OWCS 测量
        4. 2.3.2.4 使用 ADS125H18 可编程延迟来减轻差分输入的稳定影响
    4. 2.4 使用 ADS125H18 通道序列发生器来实现 OWCS 算法
      1. 2.4.1 示例：为 OWCS 算法配置 ADS125H18 序列发生器
      2. 2.4.2 了解 ADS125H18 示例代码中的 OWCS 算法
        1. 2.4.2.1 初始化
          1. 2.4.2.1.1 初始化序列发生器
          2. 2.4.2.1.2 输入“_step”数组值
          3. 2.4.2.1.3 分析序列
        2. 2.4.2.2 启动序列发生器并处理数据
          1. 2.4.2.2.1 更新 OWCS 步长值并计算“total_conversions”
          2. 2.4.2.2.2 启动序列发生器并获取数据
          3. 2.4.2.2.3 处理 OWCS 数据
          4. 2.4.2.2.4 使用 OWCS 结果
  6. 3总结
  7. 4参考资料
  8. 5附录 A
    1. 5.1 使用带冗余系统的 OWCS
      1. 5.1.1 双冗余系统与单设备系统
      2. 5.1.2 在双冗余系统中使用 1x OWCS 与 2x OWCS
      3. 5.1.3 双冗余系统中的误差源
        1. 5.1.3.1 RA1 和 RB1 错误
        2. 5.1.3.2 RA2 和 RB2 错误
        3. 5.1.3.3 VREF1 和 VREF2 错误
      4. 5.1.4 测量双冗余系统中的差分输入
      5. 5.1.5 双冗余系统摘要

2.3.2.3 输入电容如何影响差分输入的 OWCS 性能

节 2.2.2 描述了在端子块和 ADC 输入引脚之间未安装无源器件的情况下使用标准 ADS125H18 EVM 时的 OWCS 性能。不过，许多工业系统的输入端包含用于噪声抑制或其他目的的电容器。图 2-10 展示了一个系统示例，其中在 AIN8 和 AIN9 模拟输入之间安装了一个红色差分电容器，在每个输入和接地之间安装了蓝色共模（单端）电容器。ADS125H18 EVM 为这些元件提供默认未组装的空间。

使用输入电容测量 ADS125H18EVM 上的差分输入图 2-24 使用输入电容测量 ADS125H18EVM 上的差分输入

在模拟输入端添加电容有助于降低噪声，但代价是电容器充电会增加建立时间。当电流源 (OWCS) 接通时，这种行为会影响测量，因为电容器无法瞬间充电至所需的电压。当 OWCS 关断时，也可以测量这种影响，因为电容器不能瞬时放电。

ADS125H18 EVM 上安装了多个电容器，用于测量输入电容对 OWCS 检测行为的影响。否则，使用的设置与节 2.2.2开头列出的设置相同。首先，通过在禁用 OWCS 的情况下进行 512 次转换，然后在启用 OWCS 的情况下进行 512 次转换来测量正输入通道。接下来，通过在禁用 OWCS 的情况下进行 512 次转换，然后在启用 OWCS 的情况下进行 512 次转换来测量负输入通道。我们对禁用 OWCS 时的 1024 次转换取平均值，对启用 OWCS 时的 1024 次转换取平均值。然后使用方程式 1 计算两个 OWCSDelta_Diff 值，并通过重新排列方程式 13 中的项转换为预测的 RSOURCE_OWCS 值。表 2-14 显示了当 RSOURCE = 800kΩ 时，在 3 个不同的 ODR 和 4 个不同输入电容值上测得的平均结果：

表 2-14 不同 ODR 和输入电容下测得的 OWCSDelta 和预测的 RSOURCE_OWCS（差分输入，RSOURCE = 800kΩ）
输入电容 (nF)ODR = 1.6kSPSODR = 12.5kSPSODR = 50kSPS
OWCSDelta_DiffRSOURCE_OWCS (kΩ)OWCSDelta_DiffRSOURCE_OWCS (kΩ)OWCSDelta_DiffRSOURCE_OWCS (kΩ)
124.00%616.5324.00%611.3723.97%528.68
1023.96%318.1423.89%324.1623.67%0.00
10023.89%515.5423.41%0.0022.86%0.00
100023.29%0.0022.62%0.0022.48%0.00

表 2-14 表明 OWCSDelta_Diff 值随数据速率和输入电容的变化而有很大差异。例如，当 ODR = 1.6kSPS 且输入电容 = 1nF 时，预测的 RSOURCE_OWCS 值为 616.53kΩ。此结果约为理想 800kΩ RSOURCE 值的 77%。但是，当 ODR = 50kSPS 且输入电容= 1000nF 时，预测的 RSOURCE_OWCS 值为 0Ω，表示完全短路！逐点查看数据有助于阐明不同参数之间存在如此大差异的原因。

图 2-25 逐点绘制了 4 个不同输入电容值在 RSOURCE = 800kΩ 和 ODR = 12.5kSPS 时的 OWCSDelta_Diff 值：1nF、10nF、100nF 和 1000nF。

不同输入电容值下的 OWCSDelta 行为（差分输入，RSOURCE = 800kΩ，ODR = 12.5kSPS）图 2-25 不同输入电容值下的 OWCSDelta 行为（差分输入，RSOURCE = 800kΩ，ODR = 12.5kSPS）

图 2-25 显示了输入电容对 OWCS 行为的显著影响，以及表 2-14 中列出的结果存在如此极端变化的原因：

  • 1nF 图在大约 35 次转换后达到大致等于预期 OWCSDelta_Diff 值 24.05% 的稳态值
  • 10nF 图在大约 200 次转换后达到约等于预期 OWCSDelta_Diff 值 24.05% 的稳态值
  • 另外两 (2) 个图永远不会达到预期的 OWCSDelta_SE 值
  • 其他两 (2) 个图即使在 512 次转换后也无法达到稳定状态

这些结论是合理的，因为电容器时间常数会随着输入电容的增加而增加，从而导致稳定时间延长。

如前所述，在安装输入电容器的情况下更改 ODR 也会影响 OWCS 性能。图 2-26 绘制了 3 个不同 ODR 的 RSOURCE = 800kΩ 和输入电容 = 10nF 时的 OWCSDelta_Diff 值：1.6kSPS、12.5kSPS 和 50kSPS。曲线图 x 轴以毫秒为单位，可清楚地指示 ADC 捕获的充电行为。此外，所有图表都从同一点开始并相互叠加。

不同 ODR 值下的 OWCSDelta 行为（差分输入，RSOURCE = 800kΩ，输入电容 = 10nF）图 2-26 不同 ODR 值下的 OWCSDelta 行为（差分输入，RSOURCE = 800kΩ，输入电容 = 10nF）

同样，这些结果是合理的，因为即使电容器时间常数保持不变，ADC 采样时间也会随着 ODR 的增加而减少。因此，随着数据速率的增加，ADC 捕获的电容器充电行为更多、稳态行为更少，从而导致测量不太稳定。

如前所述，输入电容确实有助于降低噪声。图 2-27 绘制了在 RSOURCE = 800kΩ 且 ODR = 12.5kSPS 下禁用 OWCS 且具有 4 个不同输入电容值时测得的 ADC 代码点曲线：1nF、10nF、100nF 和 1000nF。

不同输入电容值下的 ADC 代码行为（差分输入，禁用 OWCS，RSOURCE = 800kΩ，ODR = 12.5kSPS）图 2-27 不同输入电容值下的 ADC 代码行为（差分输入，禁用 OWCS，RSOURCE = 800kΩ，ODR = 12.5kSPS）

图 2-27 定性地表明，噪声扩散会随着输入电容的增加而降低。具体而言，当输入电容 = 1nF 时的 RMS 噪声为 265.39 个代码，而当输入电容 = 1000nF 时的 RMS 噪声仅为 16.97 个代码。设计人员必须注意在输入电容器的降噪优势与电容器稳定带来的挑战之间取得平衡。