Помогите с выбором АЦП и драйвера для него Опции

[remixx]

Здравствуйте, задача следующая: в зависимости от силы тока, на выходе датчика наводится ЭДС, которую необходимо измерить и оцифровать с определенной точностью.

В проектировании новичок, поэтому опишу полный ход мысли:
1. Проанализировав экспериментальные параметры с датчика, выяснил, что диапазон входных значений составляет ~1,5 - 16 В.

2. В соответствии с ГОСТОМ, рассчитал минимально требуемую погрешность в рабочем диапазоне, и, связав её с коэффициентом преобразования датчика, выяснил, что для её обеспечения нужно измерять напряжение с минимальным шагом 1,18 мВ.

3. В соответствии с полученным значением шага, начал выбирать АЦП, но т.к. не один АЦП не может иметь на входе сигнал в таком диапазоне, рассчитал делитель, который уменьшает выходное напряжение с датчика в 4 раза, отсюда входной диапазон АЦП составил 0,375 - 4 В.
Далее выбрал разрядность: типичное максимальное входное напряжение для большинства АЦП - 5 В, соответственно, чтобы обеспечить измерения с требуемой точностью необходим 16-ти разрядный АЦП.
Затем начал разбираться с частотой дискретизации, на которой я сейчас и застрял. Измеряемый ток будет иметь частоту 50-60 Гц (промышленные сети), из теоремы Котельникова следует, для того, чтобы однозначно восстановить исходный сигнал, частота дискретизации должна в два раза превышать наибольшую частоту в спектре сигнала, соответственно, минимальная частота дискретизации АЦП должна составлять 121 SPS (правильно это или нет понять не могу).
Обобщив все эти требования и почитав информацию об основных типах АЦП, пришел к выводу, что необходим сигма-дельта АЦП, т.к. в данном случае требуется максимальная точность, а S-D более точны в сравнении с SAR, +, как видно из расчетов, не требуется большая скорость измерений.

4. Подавать сигнал с датчика на АЦП напрямую нельзя, т.к. нужен согласующий каскад. В его качестве выбрал повторитель напряжения на ОУ. Но его параметры определить не могу. По сути, раз ОУ используется только как повторитель, то я начал выбирать только из ОУ специального назначения, так называемых Buffer'ов. Насколько я понимаю, главное требование при выборе - скорость, она должна быть выше, чем у АЦП, 100% уверен что необходимо обращать внимание на помехи, параметры которые на них влияют это напряжение смещения и смещение в зависимости от температуры (в этих параметрах не уверен, т.к. не понимаю как они влияют на окончательный результат), при этом не знаю как рассчитать их допустимую величину, из соображений требуемой точности.

Буду благодарен любой помощи!

Сообщение отредактировал remixx - Oct 19 2016, 09:07

[MegaVolt]

Далее выбрал разрядность: типичное максимальное входное напряжение для большинства АЦП - 5 В, соответственно, чтобы обеспечить измерения с требуемой точностью необходим 16-ти разрядный АЦП.

Да всё верно. 14 бит плюс пару в запас. Только нужно выбирать АЦП который даёт реальные ENOB = 16бит

Затем начал разбираться с частотой дискретизации, на которой я сейчас и застрял. Измеряемый ток будет иметь частоту 50-60 Гц (промышленные сети), из теоремы Котельникова следует, для того, чтобы однозначно восстановить исходный сигнал, частота дискретизации должна в два раза превышать наибольшую частоту в спектре сигнала, соответственно, минимальная частота дискретизации АЦП должна составлять 121 SPS (правильно это или нет понять не могу).

Правильно теоретически. Практически же есть ваш сигнал + шумы с эфира и прочая хрень. Соответственно должен стаять фильтр на входе АЦП чтобы отфильтровать лишнее. Например 3 звенный фильтр отфильтрует помехи до уровня -100дБ примерно на 50 кратной частоте среда. Т.е. 60*50=3кГц. Соответственно цифровать нужно на частоте 6001Гц. Само собой лучше фильтр - ниже частота.

Однако если выбран сигма дельта ацп то он сам работает фильтром. Насколько качественным нужно смотреть параметры выбранного. Например первый попавшийся ADS1251 гарантирует ослабление -100дБ уже на 18 кратной частоте. Т.е. 60*18=1080Uw/

B это без каких либо внешних фильтров вообще!!!

4. Подавать сигнал с датчика на АЦП напрямую нельзя, т.к. нужен согласующий каскад. В его качестве выбрал повторитель напряжения на ОУ. Но его параметры определить не могу. По сути, раз ОУ используется только как повторитель, то я начал выбирать только из ОУ специального назначения, так называемых Buffer'ов. Насколько я понимаю, главное требование при выборе - скорость, она должна быть выше, чем у АЦП, 100% уверен что необходимо обращать внимание на помехи, параметры которые на них влияют это напряжение смещения и смещение в зависимости от температуры (в этих параметрах не уверен, т.к. не понимаю как они влияют на окончательный результат), при этом не знаю как рассчитать их допустимую величину, из соображений требуемой точности.

Раз не знаю как рассчитать то свалим эту работу на разработчиков АЦП.
Берём ADS1246 за 8 баксов штучка на DigiKey который уже имеет внутри себя и входной усилитель и источник опорного напряжения. Мало того входной усилитель ещё можно и масштабировать. Короче не микрушка а сказка

В результате схема выглядит так: Делитель - некая схема защиты (защитные диоды в простейшем случае) - АЦП - ПРОЦ. Всё. Из аналогового только цепи защиты и делитель. На данных частотах делитель может быть на 2 резисторах