电压信号分档测量问题

只看该作者 · 2013-6-4 18:01

各位大侠，
A,ADC对-10V~+10V信号进行测量，ADC量程为-1.25V~+1.25V，于是需要用电阻网络对信号进行分压，然后再输入ADC进行测试。
B,如果采用大些量程的ADC，比如-10V~+10V ADC进行测量，那么就不需要对输入信号进行分档测试。
  以上两种方式各有优点，误差引入的方式不一样。A方式误差主要有电阻网络分压引入，而B方式由ADC本身的分辨率以及其他特性引入。A方式对较小电压测试精度较高，而B方式对较大电压测试精度较高。
  请大侠分析下，一般应哪种较为好些。有没有推荐的精密电阻网络。
  在对系统误差的修正时估计软件校正十分重要，采用分段校正？最小二乘法？
  十分感谢！

只看该作者 · 2013-6-4 18:16

1采样信号是交流信号还是直流信号
2电阻网络有时候对输入输出阻抗匹配问题需要计算，略麻烦，应该增加有源器件运放缩小
3ADC的位数有区别么？

整体来说，低电压ADC效果会好，使用精密电阻加运放把电压倍数缩小而且做好阻抗匹配之后，低电压ADC性能好而且电路整体简单，推荐低压ADC

只看该作者 · 2013-6-4 18:22

grasswolfs 发表于 2013-6-4 18:16
1采样信号是交流信号还是直流信号
2电阻网络有时候对输入输出阻抗匹配问题需要计算，略麻烦，应该增加有源 ...

多谢大侠，
  1，信号为低频的交流或者直流。
  2，我采用OP对输入信号跟随，然后用电阻网络进行分压。
  3，均为16BIT ADC。
精密采样电阻网络能达到什么精度，好像不贵。。。。
BTW: 对SAR型ADC进行校正貌似是件麻烦事，现在还是一头雾水，确定为软件校正。

只看该作者 · 2013-6-4 18:35

magic_yuan 发表于 2013-6-4 18:22
多谢大侠，
1，信号为低频的交流或者直流。
2，我采用OP对输入信号跟随，然后用电阻网络进行分压。

我觉得输入信号跟随后面分压不如直接精密电阻的电压倍数缩小~
那为什么不用sigma-delta的或者其他的，另外信号精度要求很高么？还需要拟合？

只看该作者 · 2013-6-4 19:10

grasswolfs 发表于 2013-6-4 18:35
我觉得输入信号跟随后面分压不如直接精密电阻的电压倍数缩小~
那为什么不用sigma-delta的或者其他的，另 ...

多谢，
正负双方向信号，想全量程做到0.5mV以内。采样速度想高点。
不能直接接精密电阻，避免对被测试对象的影响。

只看该作者 · 2013-6-4 19:54

本帖最后由 grasswolfs 于 2013-6-4 19:55 编辑

magic_yuan 发表于 2013-6-4 19:10
多谢，
正负双方向信号，想全量程做到0.5mV以内。采样速度想高点。
不能直接接精密电阻，避免对被测 ...

哦。不是直接接精密电阻，是精密电阻加运放的网络
0.5mV，那算比较小了，有噪声影响了

2万 · 2013-6-4 20:00

我觉得电阻分压是可以的大量程的ADC采集一般需要外加AD芯片这种芯片较贵
带来的误差肯定是会有的首先你选择AD的时候选为高bit的然后将采集到的
进行滑动滤波算法处理一下较好

只看该作者 · 2013-6-4 23:50

zhangmangui 发表于 2013-6-4 20:00
我觉得电阻分压是可以的大量程的ADC采集一般需要外加AD芯片这种芯片较贵
带来的误差肯定是会有的 ...

多谢大侠，
算法只能改变随机误差或非固定误差，ADC曲线的非理想性为固定误差，怕是难以消除。

只看该作者 · 2013-6-5 00:50

本帖最后由 gregy_cn 于 2013-6-5 01:06 编辑

±10V量程，0.5mv误差，使用SAR结构的ADC，这个还是比较挑战的，毕竟大部分6位半数字万用表达不到这个指标。
力挺LZ。
请注意ADC的S/(N+D)指标，由于量程缩放导致S/(N+D)变化，需要根据电路结构计算，最终确定能接受的范围。从我的设计经验来说，使用±10V的ADC比低压ADC更容易控制指标。
另外我真的觉得精度指标有些高，这个0.5mV是分辨率指标还好。
修正还是使用最小二乘法做线性拟合比较好，因为大部分ADC的INL都比较小，如果电路设计优良，基本不用考虑非线性影响。

1万 · 2013-6-5 08:43

首先对信号分压或者直接接个运放（双电源供电）搞成0-5V 或者3.3V 和你的AD 电压等电位即可
至于精度，你计算用多少位的AD 合适。

只看该作者 · 2013-6-5 10:45

gregy_cn 发表于 2013-6-5 00:50
±10V量程，0.5mv误差，使用SAR结构的ADC，这个还是比较挑战的，毕竟大部分6位半数字万用表达不到这个指标 ...

多谢大侠，
  我计划ADC的量程是不变得，对外界信号用电阻网络分压变换。
  S/(N+D)，这个指标真还没考虑过，关注下看看。
  犹豫用最小二乘法还是分段线性拟合比较好，最后得做成自动校准的，大量生产后人工校准那几乎是不可能的。
  BTW:测试10V信号时，34401A误差只有0.19mV.

只看该作者 · 2013-6-5 10:47

gregy_cn 发表于 2013-6-5 00:50
±10V量程，0.5mv误差，使用SAR结构的ADC，这个还是比较挑战的，毕竟大部分6位半数字万用表达不到这个指标 ...

貌似AD7701，16BIT，过采样，带自动校正的，可以做到很高精度。

只看该作者 · 2013-6-5 11:19

大量生产的校准一般可以用“校准工装+校准程序”进行自动校准。

只看该作者 · 2013-6-5 15:36

本帖最后由 gregy_cn 于 2013-6-5 15:44 编辑

magic_yuan 发表于 2013-6-5 10:45
多谢大侠，
我计划ADC的量程是不变得，对外界信号用电阻网络分压变换。
S/(N+D)，这个指标真还没考虑 ...

34401A的手册：10V档年稳定度为40ppm，就是最大误差小于0.4mV（95%置信区间）。
其实16bit只说明了分辨率，实际使用的时候，随着温度和时间变化，分立件在漂移，运放在漂移，基准也在漂移。在不考虑噪声的前提下，这些因素都不是选择高精度ADC就能解决的。如果使用AD7701，它应该是Δ-Σ结构ADC，有噪声整形，所以信噪比较好；校正方式是测量0V，测量基准，然后线性校正。这种工作方式，影响精度的主要因素就是基准漂移；如果信号不是直接进ADC，那么前级处理电路的漂移也是重要因素。
LZ计算一下就知道，想达到40ppm（34401A水平）还是有一些技巧的。

只看该作者 · 2013-6-5 17:30

gregy_cn 发表于 2013-6-5 15:36
34401A的手册：10V档年稳定度为40ppm，就是最大误差小于0.4mV（95%置信区间）。
其实16bit只说明了分辨率 ...

我看的是34401A 24小时的误差，呵呵
AD7701有自校准，不知道内部是如何校准的。是对整个量程，还是只针对零和满量程，应该不是简单的加上一个或者减去一个初始误差吧。这个一直很好奇。
谢谢！

3万 · 2013-6-6 20:42

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