Приветствую.
Объясните мне плиз в очередной раз простую вещь по поводу Single Power supply и dual power supply. Вот в частности касаемо сигма-дельта ацп от ТИ ADS1251. В даташите указано что он питается от +5 вольт, а REF ему для симметрии надо подавать VDD/2. Могу ли я запитать его от +-2.5В, а Vref посадить на землю? Или я совсем ?
Мне надо оцифровывать биполярный сигнал в диапазоне +-400мВ где-то, вот и хочется воспользоваться.
В этом случае, правда возникает проблема с логическими уровнями цифровой части (SPI), ну... можно воспользоваться ads1254. у которого отдельные питания на цифру и аналог.
Спасибо.

Разделение питания делается для уменьшения погрешностей преобр.
В вашем случае все равно придется усиливать вх. сигнал, кто же вам запрещает сделать подпорку в пол опорного.

Знаю. Но ведь можно и воспользоваться для приложения разного по значению напряжения питания.

Спасибо. Ждал я этого вопроса, собственно мне надо было изначально привести аргументы.
Дело в том, что на входе стоит инструментальный усилитель, который питается +-2.5В. Можно усилить им сигнал и добавить подпорку на 1.25 скажем. Тем самым, загнав сигнал в диапазон 0..2.5. Но на входе присутствует постоянная составляющая (паразитная вообще говоря) и она усилится вместе с сигналом. Получается, что максимум, на что я смогу усилить вход это 2.5/2/0.4 ~=3. Только в этом случае я гарантирую, что сигнал будет в диапазоне положительных уровней и смогу послать сигнал на АЦП.
Ежели я откажусь от однополярного питания АЦП, а сделаю его тоже +-2.5, то я смогу использовать весь диапазон напряжения питания и иметь усиление в первом каскаде 2.5/0.4 = 6. БОльшее усиление весьма предпочтительно в моем случае и не хочется отказываться от такой возможности.
Вариант как Вы предложили конечно рассматривался мной, но хочется все же +-2.5В иметь на питании аналоговой части АЦП и 0..3 на цифровой. Это возможно с таким АЦП?

1254 не стоит запитывать так, чтобы аналоговая и цифровая земля были сильно разными. Они, конечно, старательно обошли этот вопрос, но, как правило, если земли можно разносить, то об этом кричат на каждом углу, а, во-вторых, приводят предельное напряжение между землями.

Ага, совсем . REF нужен не для симметрии, а как эталон, с которым сравнивается измеряемое напряжение. И калибруется он по этому же напряжению. Обычно REFы ставят на половину шкалы или на целую шкалу, а для конкретного АЦП написано в его даташите. Отсюда ясно, что при нулевом REF АЦП работать не будет.



Знаю три способа этого достичь:
1) Поставить на входе специальный операционный усилитель, способный делать измерямому напряжению подпор (например INA114). Если этому операционнику подать на ref-вход REF, то он на это напряжение и поднимет. Тогда на выходе ОУ и на входе АЦП будем иметь Uвх+REF или от 2.4 до 2.9 вольт в вашем случае. Однако будьте готовы кормить этот ОУ отрицательным напряжением питания, иначе он (и не только он) не станет работать с отрицательным входным сигналом.
2) Если земля АЦП развязана с измеряемым напряжением (т.е. питаются от разных источников питания, не имеющих общей земли), то есть совсем простой способ - подать измеряемое напряжение между REF и входом АЦП. Тогда REF автоматически будет прибавляться к входному напряжению. Но если у вас земли гальванически не развязаны, то таким соединением вы угробите источник REF-напряжения, замкнув его на землю.
3) Измеряемое напряжение подать между -IN и +IN, и измерять в дифференциальном режиме. При этом соединяя с REF среднюю точку (ее можно получить на делителе по 500 ком в каждом плече между входными контактами измеряемого напряжения).



Эти напряжения могут быть разными, но земля у них одна. А разделили эти земли только для того, чтобы вы могли аналоговые элементы заземлить в одной точке, а цифровые в другой, а потом соединить между собой обе эти точки. Такова уж особенность минимизации попадания цифровых шумов в аналоговую часть. Имеено для этого, а не для того, чтобы вы между этими двумя землями втыкали лишний потенциал.

Простейший дифференциальный усилитель на одном R-R ОУ и четырех резисторах решает эту проблему при однополярном питании и Ку = 6.

Что-то тут напутано. Что Вы называете постоянной составляющей на входе? Синфазное напряжение или составную часть дифференциального? Меняется ли она произвольно и непредсказуемо? Вообще-то ИУ для симметричных сигналов. Если же это не так, постоянная составляющая усилится в любом случае. А вход REF у ИУ для того, чтобы сместить выход на определённую величину. Например, подав на него 2.5В, получим: 0.4В х 6 + 2.5В = 5В. Как видите, АЦП вполне можно питать однополярным.

жирным

да в пределах +-400мВ

В этом и проблема. И ФВЧ на вход не поставить.

Так это я знаю. Но в этом случае мне придется питать ОУ напряжением +5В на положительном питании и -5В (ну или хотябы -2,5В) на отрицательном. Это во-первых, не подходит для моего ОУ (хотя это не главное, в принципе можно расмотреть замену) ибо у него максимум питания от+ до - 5,5В. Во-вторых, просто не удобно, ибо придется где то создавать питания +5, +2,5, -5(-2,5), а это для меня проблема. А вот если бы можно было АЦП запитать +-2,5, то эти же напряжения пошли бы и на питания ОУ и подпорку в 2.5В не надо было бы делать, так как REF ОУ сажался бы на землю.


подпереть входной сигнал через резистивный сумматор? Входное сопротивление при этом пострадает, а это критично.

Тогда, как усилитель ни питай - Ваша постоянная составляющая - часть сигнала. Хотя, что ж это за сигнал?

Совсем не обязательно. Или Вы хотите сказать, что кроме разнополярного дифференциального у Вас ещё и синфазное может быть разнополярным? Тогда тем более интересно, что это за источник. Может, в нём собака порылась?

Почему неудобно? +5В обычно всегда есть, +2.5В всё равно нужен (он для Вас наилучший выбор в качестве опорного, т.к. у АЦП Full-Scale Input Voltage: ±VREF (из ДШ)). А -2.5 (-5)В несложно и на charge pump получить, если надо. Но, скорее всего, не надо.

Если питать +-2,5 АЦП и землю на Uref, тогда вашим опорным будет минус питающего напряжения.
И по собств. опыту скажу - извращятся с питанием тааакой геморой себе.
Организовать подпорку и суммировать ее с сигналом, как два пальца об асфальт.

Ничего не надо подпирать.
Найдите в любом букваре схему дифференциального усилителя.
Про входное сопротивление в первом посте не было ни слова.

а первом посте про АЦП вообще спрашивалось
источник сигнала ЭКГ электрод. Там допустима постоянная составляющая в +-400мВ (если с запасом), а уровень полезного сигнала до 5мВ. Выходное сопротивление источника до 5кОм.

Для определенности возьмем обозначения резисторов отсюда
Тогда если принять входное сопротивление Rin, Ку = 6, получим
R1 = R3 = Rin / 6,
R2 = R4 = Rin * 5/6.
R1 подключается к земле источника, R3 - вход, R4 к опоре 2.5В.

нет у источника земли, у него дифф выход. То есть нельзя подключать один из выходов электрода к общему проводу. Второе, входное сопротивление данной схемы будет определяться примерно суммой R3 R4 насколько я понимаю. Сделать его надо большим, более 1МОм. Учитывая очень слабые сигналы на входе (от 30мкВ до 10 мВ) R4 должен быть ного больше R3, чтоб на резистивном делителе слабый сигнал не ослаб еще больше. А это соотношение не позволит "поднять" входной сигнал на достаточный уровень.

К примеру, если R4 = 1М R3=100k, то входной сигнал будет ослаблен на R4/(R3+R4)~0.9 при этом если R4 подключить к опоре 2,5, то вход поднимется на 2,5*R3/(R3+R4)~0.1*2,5В

То есть тут поднять биполярный сигнал в диапазон положительных питаний ОУ означает ослсбить входной сигнал.

Спасибо за уделение внимания.

У Вас же инструментальный усилитель, у него огромное входное сопротивление. Принцип работы такой же, как и дифференциального, показанного выше. Но об ослаблении входного сигнала за счёт смещения выхода говорить не приходится. Второе: на какой диапазон синфазного напряжения Вы рассчитываете?

Это если вводить сигнал напрямую в ИУ, ну или последовательно через резисторы (R1 R3 согласно схеме в ссылке), а вот если добавлять R4 для подпорки, то уже сопротивление ИУ не будет играть роли. Или я закон Кирхгоффа не знаю?

Если под синфазным подразумевается именно синфазное, а не те +-400мВ про которые я говорил (которое не является синфазным), то я не рассчитываю ни на какой диапазон Необходимо подавление этого сигнала на 100дБ, но такого подавления одним ИУ не добится скорее всего. А причем тут это?

И все же к первонячальному вопросу, включить АЦП так как я предложил возможно?

ЗЫ: Посмотрел сайт ТИ, блин АЦП прям для меня выпустили 1247? и диапазон питания широкий и включай как хочешь. Но... в Раше еще не достать, только в мае выпущен.

Неверно. Посмотрите строение ИУ. У них "подпорка" выполнена в выходном каскаде, а входные представляют собой неинвертирующие усилители с большим входным сопротивлением. Оно практически неизменно.

Это как раз к вопросу о питании усилителя. Забавно вы всё-таки рассуждаете... Не знаю что, но подавить надо в 100000 раз. Так нельзя. ИУ хорошо давят синфазный сигнал и 100дБ для них не предел, но:
1. Совершенно необходимо знать возможные значения СН и не превысить допустимый диапазон для ИУ.
2. Принять специальные меры по ограничению/подавлению синфазного, исходя из п.1. Только тогда возможно говорить о неких конкретных цифрах.

Возможно. Только толку не будет.

Я понял. Тут я стерминологией был не прав, наверное. Я в этом случае подпоркой называл именно подпорку входного сигнала, чтоб его превратить из биполярного в однополярный. Сделать это можно используя резистивный сумматор из R3/R4 (хотя вообще говоря надо и к инвертирующему входу тоже такой сумматор добавлять). Это позволило бы запитать ИУ однополярным напряжением. А Вы про вход REF ИУ говорите, тут я согласен с Вами.

Речь прежде всего о сетевой помехе 50Гц. Насчет требований уточню.

100дБ для них не предел, но насколько я понимаю это здорово зависит от Ку каскада на ИУ. И чем выше, тем лучше, а в моем случае большой Ку не задашь.

В смысле правильно работать?

Спасибо за ответы.

А семплы заказать? Только какой же там широкий диапазон? Те же 5В.

Есть, конечно. Но не так уж чтоб сильно. Но есть специальные приёмы для подавления синфазного, даже в Искусстве Схемотехники рассматривались...

Да, конечно.

Да, но можно +-2.5, там это явно указано. И цифровую часть запитывать от 3.3 при этом.
Сэмплов я уже столько назаказывал, что после очередного заказа мне в течении 15 минут звонят из Чехии и спрашивают минут 20 про то зачем и куда

Если источник не заземлен, то вообще никаких проблем нет, ничего никуда не надо сдвигать.
Просто соединяете один из проводов источника с 2.5В и все.
Если Ваше устройство с батарейным питанием, то проблем больше нет, а если подключено к компьютеру, то надо добавить гальваническую развязку по цифре.