Step-Up-Konverter im Messgerät verwenden?

Der vorgeschlagene OP-AMP ist ein MCP6V07 mit einer Eingangsrauschdichte von etwa 60 nV /$\sqrt{Hz}$- Ich habe dies in meinem Kopf über den Bereich gemittelt, in dem Ihre Schaltung zu funktionieren scheint, dh DC bis etwa 16 kHz. Es sind 16 kHz wegen des 100-Ohm- und 100-nF-Tiefpassfilters am Ausgang jedes Operationsverstärkers.

Welche Geräusche bedeutet das in Wirklichkeit? Nun, andere klügere Leute als ich haben gesagt, dass, wenn der Filter ein einfacher Tiefpassfilter einfacher Ordnung ist, Sie besser das 1,6-fache der Grenzfrequenz für die wahren Auswirkungen von Rauschen in Betracht ziehen, das ist also eine Bandbreite von etwa 25 kHz - jetzt nehmen Sie die Quadratwurzel und Sie erhalten 158. Multiplizieren Sie das mit 60 nV und das äquivalente Eingangsrauschen aufgrund nur eines Operationsverstärkers beträgt etwa 10 Mikrovolt RMS. Es gibt zwei Operationsverstärker mit jeweils demselben Rauschen, und dieses Rauschen fügt 3 dB mehr Rauschen hinzu, dh etwa 14 Mikrovolt RMS in Ihrem ADC, wenn die Verstärkung der Operationsverstärkerschaltung eins wäre.

Vergleichen Sie dies mit einem AD620 - es hat zwei zitierte Zahlen; Eingangsrauschen und Ausgangsrauschen. Eingangsrauschen beträgt 9 nV/$\sqrt{Hz}$und Ausgangsrauschen beträgt 72 nV/$\sqrt{Hz}$Es gibt also sofort einen Vorteil für die Verwendung des MCP6V07, aber waiiiiiiit ....

.... Wird die Schaltungsverstärkung eins sein oder eher zehn? Wenn es eine Verstärkung von zehn ist, gewinnt der INA zweifellos, weil sein Ausgangsrauschen bei 72 bleibt und vektoriell zu seinem Eingangsrauschen x10 addiert wird - dies wäre eine Zahl von$\sqrt{90^2+72^2}$nV/$\sqrt{Hz}$= 115 nV/$\sqrt{Hz}$.

Der Operationsverstärker (auf der anderen Seite) wäre ein mieser$10\cdot\sqrt{60^2+60^2}$nV/$\sqrt{Hz}$= 848 nV/$\sqrt{Hz}$.

Diese letzten beiden Zahlen sind natürlich Ausgangsgeräusche, weil ich sie mit meiner angenommenen Verstärkung von zehn multipliziert habe. Wenn die Verstärkung anders ist, haben Sie jetzt hoffentlich die Mathematik, um es zu berechnen. Wenn Sie sich für eine Schaltung entscheiden und an Wert gewinnen könnten, sind Sie im Geschäft - ich habe gerade Geräte verglichen.

Zurück zur Annahme einer Verstärkung der Einheit und der Operationsverstärkerschaltung - 14 Mikrovolt Rauschen in Ihrem ADC - wo wir gerade davon sprechen, ich habe das Datenblatt auf dem C8051F350 geöffnet, aber es scheint länger zu sein als der Koran und die Bibel Rücken an Rücken also, Angesichts der Tatsache, dass Sie einen Anti-Alias-Filter von etwa 16 kHz haben, der Rauschen über 25 kHz (sagen wir) so gut wie ausschließt, bin ich bereit (aber nicht übermäßig aufgeregt), davon auszugehen, dass Sie mit 50 kHz abtasten - wenn es viel weniger ist, dann sortieren Sie aus die 100 Ohm und 100nF und machen sie vernünftiger.

Unter der Annahme, dass Sie die vollen 14 Mikrovolt Rauschen messen und Ihr FSD-Eingang (sagen wir) 2,5 Volt beträgt, können Sie eine grobe Schätzung des Signal-Rausch-Verhältnisses vornehmen. Die zur Erzeugung eines FSD von 2,5 Vp-p benötigte Sinuswelle beträgt 0,88 V RMS.

Das bedeutet, dass Ihr SNR bei mickrigen 96 dB liegt – und doch verwenden Sie ein 24-Bit-Gerät. 96dB sind ungefähr ein ENOB sind 16 Bit (grob, Kopfberechnung)

Wenn Sie fast 20 Bit ENOB wollen, müssen Sie die Schnittstellenschaltung erheblich verbessern.

Ich werde das "Hauptanliegen" direkt ansprechen - sollten Sie ein Schaltnetzteil verwenden, um analoge empfindliche Instrumente mit Strom zu versorgen?

NEIN.

Ich nehme an, es ist ein geringer Stromverbrauch, also suchen Sie sich einen 2-Zellen-LiPo-Akku und entscheiden Sie sich direkt für einen Linearregler (LDO) mit extrem niedrigem Rauschen und Filterkondensatorunterstützung wie dem MIC5323, der im Datenblatt sehr niedrig angibt ( 20 uV rms) Welligkeit.

Wenn Sie über eine höhere Leistung und weniger empfindliche Komponenten verfügen, verwenden Sie für diese Bereiche Ihrer Schaltung einen DC-DC-Schaltwandler.

Natürlich könnten Sie versuchen, ernsthaft zu filtern und zu testen, um die Leistung und Qualität Ihrer Schaltversorgung zu perfektionieren.

Es ist jedoch viel einfacher, eine lineare Reglerversorgung speziell für die ADC-bezogenen Schaltkreise zu verwenden und die Strom- und Masseschleifen des Reglers nur für diesen Bereich zu verwenden und die Masse des LDO woanders mit der Systemmasse zu verbinden, vielleicht sogar entkoppelt mit Ferritperlen und so weiter.

Ich würde einen etwas "radikalen" Ansatz vorschlagen ... Verbinden Sie Ihre Brücke direkt mit Ihrer Batterie und verbinden Sie dann den Vref-EINGANG Ihres ADC auch direkt mit der Batterie.

Bevor Sie diese Idee verwerfen, denken Sie ein wenig darüber nach. Der Ausgang Ihrer Brücke ist ratiometrisch - mit anderen Worten, er ist proportional zu seiner Versorgungsspannung. Das konvertierte Ergebnis von Ihrem ADC ist ebenfalls proportional zu der Vref, die Sie ihm geben, aber umgekehrt.

Einerseits erzeugt eine höhere Spannung in der Brücke ein größeres Signal, aber eine größere Vref am ADC wirkt dem entgegen, indem es ein kleineres Ergebnis erzeugt.

Ich habe diese Idee einige Male mit großem Erfolg in Wägezellen- und Dehnungsmessstreifenanwendungen eingesetzt.