ZHDU120 May   2026

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 ADS125H18
      2. 2.3.2 MSPM0G5117
      3. 2.3.3 TXE8116
      4. 2.3.4 ISO6441
      5. 2.3.5 LM5180
      6. 2.3.6 UCC33420
      7. 2.3.7 TPS7A2050
      8. 2.3.8 TLV709A33
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 电源
      1. 3.1.1 24V 输入电源路径
      2. 3.1.2 USB 电源路径
      3. 3.1.3 非隔离 MCU 电源
      4. 3.1.4 隔离 ADC 及外设电源
    2. 3.2 模拟输入端口
      1. 3.2.1 模拟输入端口与保护
      2. 3.2.2 电压与电流模式选择
      3. 3.2.3 电流测量路径
      4. 3.2.4 电压测量路径
      5. 3.2.5 通道配置
    3. 3.3 数字控制和数据采集子系统
      1. 3.3.1 微控制器平台
      2. 3.3.2 精密 ADC
      3. 3.3.3 共享 SPI 总线与片选转发
      4. 3.3.4 I/O 扩展器
      5. 3.3.5 可选外部基准
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 PCB 概述
      2. 4.1.2 连接器说明
        1. 4.1.2.1 电源连接器
        2. 4.1.2.2 输入连接器
    2. 4.2 测试设置和测试结果
      1. 4.2.1 ADS125H18 通用配置
      2. 4.2.2 偏移测试
        1. 4.2.2.1 测试设置
        2. 4.2.2.2 测试结果
          1. 4.2.2.2.1 电压输入模式
          2. 4.2.2.2.2 电流输入模式
      3. 4.2.3 系统精度误差和噪声性能测试
        1. 4.2.3.1 计算方法
        2. 4.2.3.2 测试设置
        3. 4.2.3.3 测试结果
          1. 4.2.3.3.1 电压输入模式
          2. 4.2.3.3.2 电流输入模式
      4. 4.2.4 输入保护测试
        1. 4.2.4.1 测试设置
        2. 4.2.4.2 测试结果
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB 布局建议
        1. 5.1.3.1 布局图
    2. 5.2 工具与软件
      1. 5.2.1 工具
      2. 5.2.2 软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5.     商标
  12. 6修订历史记录
  13. 7作者简介
电压输入模式

表 4-5 汇总了在表征温度范围内,电压输入模式下的 RMS 噪声、ENOB 和系统绝对精度误差。测试的输入电平为 +3.3V、–3.3V、+5V、–5V、+10V 和 –10V。每种测试条件下,每个通道采集 1,024 个样本。计算每个通道的 RMS 噪声,然后取八个通道的平均值。根据相应的 RMS 噪声结果计算得出 ENOB。针对每个测量样本,相对于相应的 DMM 基准值计算得出系统绝对精度误差。将计算出的 1,024 个精度误差值取平均,得到每个通道的精度误差结果。表中报告的值是八个通道结果的平均值。在该表中,RMS 噪声以转换后的电压值形式报告。

表 4-5 电压输入模式下 RMS 噪声、ENOB 和系统绝对精度误差汇总
输入电压温度RMS 噪声 (μV)ENOB(位)精度误差 (%)
+3.3V-40°C54.9919.790.0486
-20°C57.0719.740.0311
25°C60.2019.660.0355
85°C66.3719.520.0298
105°C67.8919.490.0356
125°C71.0719.420.0296
-3.3V-40°C54.8519.800.0545
-20°C56.3719.760.0356
25°C61.9219.620.0308
85°C65.3819.540.0360
105°C68.3519.480.0297
125°C69.1919.460.0297
+5V-40°C57.8419.720.0449
-20°C58.9719.690.0246
25°C63.7619.580.0257
85°C68.6319.470.0212
105°C71.2319.420.0260
125°C72.0719.400.0210
-5V-40°C56.93

19.74

0.0482
-20°C59.3419.740.0255
25°C64.0419.730.0212
85°C68.7419.720.0255
105°C71.0619.710.0201
125°C72.6619.710.0206
+10V-40°C68.3119.480.0381
-20°C72.9619.390.0158
25°C76.8619.310.0165
85°C83.5519.190.0127
105°C87.0419.130.0163
125°C88.7819.100.0120
-10V-40°C68.6619.470.0412
-20°C71.5519.410.0140
25°C76.3819.320.0111
85°C83.2119.200.0126
105°C86.4519.140.0087
125°C87.7319.120.0096

表 4-5 所示,RMS 噪声随温度点和输入幅值的增加而增大。相应地,ENOB 在较高温度和较大输入电平下会下降。这一特征与测得的噪声趋势一致。在整个表征范围内,ENOB 保持相对稳定,在所有测试的电压输入条件下均保持在 19 位以上。

系统绝对精度误差在全温度范围和所有输入极性下保持稳定。一般而言,百分比误差在输入电平较高时较小,在输入电平较低时稍大,这符合归一化精度误差指标的预期。正负输入条件在整个表征范围内表现出的性能相当,在温度极值点未观察到异常偏离。

图 4-18 展示了在电压输入模式下,不同输入电平的最差通道系统绝对精度误差与温度的关系。在每个温度点,每个通道的精度误差由 1,024 个计算样本误差取平均获得,图中绘制的值代表八个通道中最差通道的误差。相比之下,表 4-5 报告的是八个通道结果的平均值。

TIDA-010988 电压输入模式下最差通道系统绝对精度误差与温度的关系图 4-18 电压输入模式下最差通道系统绝对精度误差与温度的关系

结果表明,最差通道系统绝对精度误差在测试温度最低时最高,在 –20°C 至 125°C 范围内保持相对一致。误差在输入幅值较低时通常较大,在输入幅值较高时较小,±10V 条件下误差最低,±3.3V 条件下误差最高,符合基于百分比的精度误差指标的预期。正负输入电平在整个温度范围内表现出类似的趋势,表明在所有输入极性下的性能均衡。

图 4-19 展示了电压输入模式下,+3.3V、–3.3V、+5V、–5V、+10V 和 –10V 输入电平的 RMS 噪声与温度的关系。在每个温度点,绘制的值代表八个通道的平均 RMS 噪声,其中每个通道的 RMS 噪声根据 1,024 个测量样本计算得出。

TIDA-010988 电压输入模式 RMS 噪声与温度的关系图 4-19 电压输入模式 RMS 噪声与温度的关系

结果表明,在所有测试的输入电平下,RMS 噪声随温度升高而明显增大。较高的输入幅值也往往会产生较大的 RMS 噪声,在整个表征范围内的大部分区间,±10V 输入条件下表现出最大的噪声值。正负输入条件呈现出相似的趋势,表明在所有输入极性下的电压输入噪声性能一致。

图 4-20图 4-22 展示了在电压输入模式下,通道 4 在 +10V 输入时,于 –40°C、25°C 和 125°C 下的输出分布直方图。选择了通道 4 作为代表性通道,以说明在整个温度范围内的分布特征。

TIDA-010988 CH4 在 +10V、–40℃ 下测得的电压分布直方图图 4-20 CH4 在 +10V、–40℃ 下测得的电压分布直方图
TIDA-010988 CH4 在 +10V、125℃ 下测得的电压分布直方图图 4-22 CH4 在 +10V、125℃ 下测得的电压分布直方图
TIDA-010988 CH4 在 +10V、25℃ 下测得的电压分布直方图图 4-21 CH4 在 +10V、25℃ 下测得的电压分布直方图

直方图表明,在整个表征温度范围内,输出分布保持单峰且近似于高斯分布,未观察到异常失真或不连续性。分布宽度随温度升高而增加,这与图 4-19 中所示的 RMS 噪声趋势一致。这些结果表明了通道特征稳定,电压输入噪声性能整个温度范围内保持一致。