Spannungsabfall am analogen Multiplexer

Ich verwende einen analogen CD4051-Multiplexer als Schnittstelle zum ADC. Geben Sie hier die Bildbeschreibung einDas System multiplext von 8 identisch eingerichteten Eingängen.

Die Spannung an einem Ch X-Pin des Multiplexers erscheint genauso wie am COM-Pin, bis sie unter etwa 1 V liegt.

Wenn es jedoch über 1 V ansteigt, beginnt der Offset (Spannungsabfall) mit der Eingangsspannung allmählich zuzunehmen.

2 V am Ch X-Pin führen zu 1,98 V am COM-Pin.

Die Versorgungsspannung für ADC und analogen Multiplexer beträgt 3,3 V

Der Ron des analogen Multiplexers beträgt 125 Ohm, aber es fließt praktisch kein Strom durch ihn, da die Eingangsimpedanz des ADC 6 M Ohm beträgt.

Ich habe versucht, den 1K-Widerstand zu entfernen, der den COM-Pin und den ADC-Eingang verbindet, aber die Abfallspannung stieg von 20 mV auf 30 mV.

Das Ergebnis ist, dass es etwa 1 % Nichtlinearität gibt. Was ist falsch und wie sollte ich es verbessern?

Haben Sie sich Abbildung 1 angesehen, wo v D D − v E E = 5 v und die Eingangsstromspezifikation auf Seite 8? Haben Sie bei Ihren Tests auch versucht, ALLE anderen Eingangskanäle von ihren CHx-Pins zu trennen? Ich mache mir Sorgen um Cross-Channel-Leckagen. Und sehen Sie sich die THD-Zahl von etwa 0,3 % bei 5 V an?
Welche Spannungen verwenden Sie für die analogen und digitalen Versorgungen? Wie hoch ist die Spannung auf der digitalen Seite? Bei Versorgung mit 5 V sind mindestens 3,5 V für einen High-Zustand erforderlich.

Antworten (2)

Beachten Sie Andys Kommentare zur dynamischen Eingangsimpedanz Ihres ADC, die angesichts Ihrer Messungen mit ziemlicher Sicherheit ein Problem darstellt, aber es gibt noch ein weiteres wichtiges Problem.

Sie geben den Ron mit 125 Ohm an, aber das ist der typische Wert mit einem Vss-Vee = 15 V. Ihre Situation ist völlig anders, und wenn Sie tatsächlich einen CD4051 verwenden, funktioniert er ab 3,3 V kaum ordnungsgemäß, und Ron ist überhaupt nicht garantiert (es ist nur garantiert, dass er weniger als 1050 Ohm bei 5 V und 1,2 K bei 85 ° beträgt C). Auch eine typische Zahl ist nicht angegeben. Sie befinden sich hier im Gebiet der Drachen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich schlage vor, dass Sie nach dem Multiplexer einen Puffer (Operationsverstärker-Spannungsfolger) hinzufügen , um das dynamische Laden des ADC zu isolieren (normalerweise ist es eine lineare Funktion der Abtastrate) und den CD4051 durch einen 74HC4051 ersetzen .

Ihr Operationsverstärkerausgang wird gedämpft (20 k und 10 k) und dies fügt dem effektiven Widerstand des Multiplexers etwa 7 kOhm hinzu. Da der ADC-Eingang mit einer Eingangsimpedanz von 6 MOhm angegeben ist, wird sofort ein Fehler von 0,1 % induziert. OK, das frisst erheblich in jedes Fehlerbudget ein, macht aber keine 2% aus.

Da Sie jedoch wahrscheinlich den Multiplexer verwenden werden, um die 8 Eingänge ziemlich schnell zu durchlaufen, dauert es ziemlich lange, bis der 100-nF-Kondensator für jeden Eingang wieder aufgeladen ist. Die effektive Quellenimpedanz (7 kOhm) X Kapazität ergibt eine CR-Zeit von 0,7 ms, aber um die Kappe richtig aufzuladen, dauert es ungefähr 10 * CR, also 7 ms.

Natürlich können Sie eine statische Messung durchführen und auch auf die Eingangsspannung schließen, indem Sie den vom ADC erzeugten Digitalwert verwenden. Diese Dinge sind beim Lesen Ihrer Frage unbekannt.

Es gibt noch ein weiteres Problem - der ADC kann statisch mit einer Eingangsimpedanz von 6 MOhm spezifiziert sein, aber dynamisch kann dieser Wert beim Messen (Scannen) erheblich auf einige kOhm abfallen, und wenn Sie statische Messungen durchführen (aber den ADC wiederholt aktivieren). kann einen anderen Fehler hervorrufen. Fazit ist, überprüfen Sie die Spezifikation für den ADC.

Ich habe versucht, den 1K-Widerstand zu entfernen, der den COM-Pin und den ADC-Eingang verbindet, aber die Abfallspannung stieg von 20 mV auf 30 mV

Dies deutet für mich darauf hin, dass Sie einen Scanfehler sehen.

Spannungsabfall am analogen Multiplexer
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