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

分析差分输入信号的 OWCS 行为

本节分析了在 ADS125H18 上施加具有源阻抗 RSOURCE 的差分输入时 OWCS 的行为。图 2-2 展示了用于分析差分输入的电路(禁用 OWCS、具有差分 RSOURCE 阻抗):

 分析差分输入信号的 OWCS 行为图 2-17 分析差分输入信号的 OWCS 行为

根据节 2.1,即使对于差分输入信号,OWCS 测量也始终是相对于 RESN 的单端测量。因此,检测 AIN0 或 AIN1 处的任一导线是否开路需要进行四次测量:每个引脚进行一次基线测量和一次 OWCS 测量。不过,本文档仅分析 AIN0 处的电压,因为相同的方法适用于 AIN1,并且在理想情况下在任一情况下都应提供相同的阈值结果。因此,请使用节 2.2.1中所述的相同分析技术。方程式 11 计算图 2-17 中节点 VAIN0 和 VRESN 之间差分输入的 OWCS delta:

方程式 11. OWCSDelta_Diff=VAIN0OWCS_on-VRESNOWCS_on-VAIN0OWCS_off-VRESNOWCS_offVREF

对于差分测量,方程式 11 几乎与单端测量的 方程式 3 相同;但是,AIN1 处的额外 AVDD 电压会添加另一个要包含在分析中的源。和节 2.2.1中一样,使用叠加以通过短路电压源或打开电流源来分析电路中每个源的电压贡献。例如,图 2-18 显示在启用 OWCS 的情况下计算 AIN0 处的总电压 V(AIN0)OWCS_Diff 需要四种不同的叠加配置:

  • V(AIN0)AIN0_AVDD_Diff = AVDD (AIN0) 已连接,删除了所有其他源(图 2-18,左上)
  • V(AIN0)AIN1_AVDD_Diff = AVDD (AIN1) 已连接,删除了所有其他源(图 2-18,右上)
  • V(AIN0)RESN_AVDD_Diff = AVDD (RESN) 已连接,删除了所有其他源(图 2-18,左下)
  • V(AIN0)AIN0_OWCS_Diff = IOWCS 已连接,移除了所有其他源(图 2-18,右下)
 差分输入的叠加网络示例图 2-18 差分输入的叠加网络示例

表 2-9 描述了将此相同分析应用于方程式 11 中的每个项后的每个节点电压:

表 2-9 差分输入的节点电压
电压项节点电压
V(AIN0)OWCS_on

= V(AIN0)AIN0_AVDD_Diff + V(AIN0)AIN1_AVDD_Diff + V(AIN0)RESN_AVDD_Diff + V(AIN0)AIN0_OWCS_Diff

其中

    • V(AIN0)AVDD_AIN0_Diff = AVDD (AIN0) 已连接,删除了所有其他源
    • V(AIN0)AVDD_AIN1_Diff = AVDD (AIN1) 已连接,删除了所有其他源
    • V(AIN0)AVDD_RESN_Diff = AVDD (RESN) 已连接,删除了所有其他源
    • V(AIN0)OWCS_Diff = IOWCS 已连接,删除了所有其他源
V(RESN)OWCS_on

= V(RESN)AIN0_AVDD_Diff + V(RESN)AIN1_AVDD_Diff + V(RESN)RESN_AVDD_Diff + V(RESN)AIN0_OWCS_Diff

其中

    • V(RESN)AVDD_AIN0_Diff = AVDD (AIN0) 已连接,删除了所有其他源
    • V(RESN)AVDD_AIN1_Diff = AVDD (AIN1) 已连接,删除了所有其他源
    • V(RESN)AVDD_RESN_Diff = AVDD (RESN) 已连接,删除了所有其他源
    • V(RESN)OWCS_Diff = IOWCS 已连接,删除了所有其他源
V(AIN0)OWCS_off

= V(AIN0)AIN0_AVDD_Diff + V(AIN0)AIN1_AVDD_Diff + V(AIN0)RESN_AVDD_Diff

其中

    • V(AIN0)AVDD_AIN0_Diff = AVDD (AIN0) 已连接,删除了所有其他源
    • V(AIN0)AVDD_AIN1_Diff = AVDD (AIN1) 已连接,删除了所有其他源
    • V(AIN0)AVDD_RESN_Diff = AVDD (RESN) 已连接,删除了所有其他源
V(RESN)OWCS_off

= V(RESN)AIN0_AVDD_Diff + V(RESN)AIN1_AVDD_Diff + V(RESN)RESN_AVDD_Diff

其中

    • V(RESN)AVDD_AIN0_Diff = AVDD (AIN0) 已连接,删除了所有其他源
    • V(RESN)AVDD_AIN1_Diff = AVDD (AIN1) 已连接,删除了所有其他源
    • V(RESN)AVDD_RESN_Diff = AVDD (RESN) 已连接,删除了所有其他源

幸运的是,类似节 2.2.1,几乎表 2-9所有的项都抵消,这样最终的公式是在 AIN0 处的电压 V(AIN0)OWCS_Diff 下,并启用了 OWCS。方程式 12 根据电阻 RA、RB 和 RSOURCE 以及电流 IOWCS 重写 V(AIN0)OWCS_Diff:

方程式 12. V(AIN0)OWCS_Diff=IOWCS×RB||RB||2×RA+RSOURCE+(RB||RB)V(AIN0)OWCS_Diff=IOWCS×RB2||2×RA+RSOURCE+RB2

最后,根据 方程式 2,实际 OWCS 电流 IOWCS 与基准电压 VREF 相关。因此,方程式 12 中的 IOWCS 项可以用标称 OWCS 电流 IOWCS_NOM 重写,并进行简化,如方程式 13 所示:

方程式 13. OWCSDelta_Diff=IOWCS_NOM×VREF×RB2||2×RA+RSOURCE+RB2VREFOWCSDelta_Diff=IOWCS_NOM×RB2||2×RA+RSOURCE+RB2

方程式 13 也可以被重写以根据测得的 OWCSDelta 阈值预测差分 RSOURCE_OWCS 值,如方程式 14 中所示:

方程式 14. RSOURCE_OWCS_Diff=OWCSDelta_Diff×4×RB+2×RA-4×RA×RB×IOWCSNOM-RB2×IOWCS_NOM2×RB×IOWCS_NOM-4×OWCSDelta_Diff

表 2-1 包括所有 ADS125H18 版本的 RB 和 IOWCS_NOM 值。图 2-19 应用从表 2-1 到方程式 13 中的所有可能参数,并从 1kΩ 至 1GΩ 扫描 RSOURCE,以生成理想的 OWCSDelta_Diff 曲线:

 所有 ADS125H18 型号测量差分输入的 OWCSDelta 行为(RSOURCE = 1kΩ 至 1GΩ)图 2-19 所有 ADS125H18 型号测量差分输入的 OWCSDelta 行为(RSOURCE = 1kΩ 至 1GΩ)

图 2-19 揭示了差分 OWCS 测量的两个重要要点:

  1. OWCSDelta_Diff 的显著变化发生在从 100kΩ 到 10MΩ μ s 的范围内。该范围表示最能检测输入阻抗变化的位置
  2. 每个 OWCSDelta_Diff 曲线在 RSOURCE = 0Ω 和 RSOURCE = ∞ 时都有理论最小值和最大值。最小值和最大值之间的差值随着衰减因子的增加而减小,从而导致指示 OWCS 故障的裕度更窄。表 2-10 总结了这些结果。
表 2-10 差分输入的最小和最大 OWCSDelta 值
ADS125H18 版本衰减系数OWCSDelta_Diff 最小值OWCSDelta_Diff 最大值差值
V12717.41%18.75%1.34%
V201023.75%25.00%1.25%
V401924.34%25.00%0.66%

比较表 2-10 和表 2-3 显示了差分输入与单端输入相比,每个 ADS125H18 版本的 OWCS 差值范围更小。该差异是由差分对中的另一个输入引入的额外电阻分压器(RA 和 RB)导致的。因此,与单端输入相比,使用差分输入检测 OWCS 故障相对更困难。