可变条件下用于噪声传感器的高分辨率ADC

9

介绍

为了回答有关自适应放大器的问题，建议为了处理可变条件，简单地使用分辨率更高的ADC可能更经济，这样我就不必担心放大问题，并且可以进行缩放在软件中。

总览

我正在尝试为基于人体的纺织品拉伸传感器设计一个数据采集电路。因为它的拉伸（约1个数量级，10K的纺织品而变化电阻 -100K与30％的拉伸）。确切的范围会有所不同，具体取决于纺织品的切割方式，是否被汗水浸湿，温度，材料的年龄，安装的方式等。整个物品必须尽可能小，因为它是安装在手上的，因此尽量减少组件数量是一大优势。 $\Omega$ $\Omega$

而且，我希望该电路可用于性能可能较差的其他应用程序。举例来说，如果我用纺织品的廉价版，我的电阻范围可以是坏的为100 300。 $\Omega$ $\Omega$

信号路径

[纺织品]-> [惠斯通电桥]-> [低通]-> [仪表放大器]-> [ADC]-> [AVR]

要求

因此，我正在寻找一种满足我要求的ADC。ADC应为：

16位以上
尽可能易于使用：如果已经为AVR / Arduino编写了接口代码，那就更好了……
...同时尽可能全面：我已经看到一些带有低通滤波器和内置PGA的ADC –只要不使配置麻烦就更好
8个以上的通道，或者如果很容易实现，则为2个4个以上的通道。编辑：如果我正在使用惠斯通电桥，也许我想要8个差分输入通道（所以16个通道）...
我认为工作电压无关紧要...（最好不高于5V）
表面贴装
不需要便宜（一次性）
我认为SPI与I2C无关...
100+赫兹

研究

到目前为止，通过Google搜索，我发现了以下芯片：

线性器件提供各种16-24位delta sigma ADC，我见过其中一些推荐：http ://parametric.linear.com/html/no_latency_delta_sigma_adcs?p=5312974
Microchip提供了一系列选项，我推荐了其中的一些选项：http : //www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx? branchID=11022&mid =10& lang=en&pageId= 79
模拟设备具有许多具有放大器和滤波器的综合数据采集芯片（无需外部信号处理工具）：
我还没有看过TI芯片...

以及以下教程：

参考电压？

最后，有人建议使用精密电压基准，例如ADI的REF19x系列。您认为这是必要的吗？分辨率对我来说绝对重要。

结论

如果您有任何建议，请告诉我！我也不确定我要寻找的是什么，因此也提供了有关如何决定的提示。

sensor adc

— 阳台
source

我希望避免出现这种情况：arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1264346368

— 露台

@msutherl-如果您必须使用多路复用器连接到此ADC，这会是一件大事吗？您将很难找到16通道，16位以上的ADC，但是1通道或2通道的部件相当简单……

— Kevin Vermeer

1

单靠位并不能决定动态范围。理论上24位转换器的动态范围可能为144 dB，但实际的转换器大约为100-120 dB。您确定拉伸传感器需要这么高的分辨率吗？您要处理许多具有不同值的不同拉伸传感器吗？我认为最好只使用一个可变增益放大器，并针对每个放大器进行调整。无论如何，您都将必须进行校准。

— endlith 2011年

1

每个传感器还是所有传感器都需要100Hz +？使用多通道ADC时，您经常会得到1个ADC和一个多路复用器，因此您必须将SPS除以通道数（如果多路复用器/ adc对不能非常快速地切换通道，则需要更多）。

— jpc 2011年

1

@msutherl是的，是一个手动增益罐或一个可编程增益放大器。像PGA116这样的东西可以以循环方式对所有传感器进行采样，并且每个采样都有不同的增益，而所有事情都由软件完成吗？

— endlith 2011年

7

TI的ADS1256具有八个单端24位通道，具有高阻抗输入缓冲器和PGA。OpenEXG项目具有PIC代码来连接它（它们使用两个通道版本的ADS1255，但应该相同）。

如果需要差分输入，则可以使用ADS1298，它具有8个通道，PGA和A / D，内部基准电压源以及可以忽略的ECG / EEG电路。不过，我不确定您能找到该示例的任何示例代码。

如果您正在寻找分辨率，则必须有精确的低噪声基准。

— 雅罗斯拉夫·克蒙特
source

5

一个也许是非常规的想法，我很好奇你们对此的看法：

一个数量级的变化似乎足够大，可以直接在分压器电路中对其进行测量。

然后，您可以使用较小的ADC，并改变通过传感器的电流。滤波后的PWM电压源+一个电压跟随器（如果您在大腿上，可能是一个NPN晶体管）可能会大大改善您的动态范围。

您可以使用其中的一种或两种，并在测量不同的传感器时切换电压。

— 杰普
source

一点也不非常规。实际上，如果他想使用小型8位微控制器，则可以避免处理24位值，并且复杂度可能比连接这些复杂ADC的复杂度要小。在理想情况下，动态范围可以是ADC和PWM的动态范围之和。另一方面，对于许多人来说，模拟设计似乎比数字设计更难，因此仅使用24位ADC可能会更简单。而且，可以通过过采样和数字滤波来增加ADC的动态范围……好了，这不再是简单的了。

— Jaroslav Cmunt 2011年

@贾罗斯拉夫谢谢。他已经有了惠斯通电桥，所以我想他并不完全害怕模拟部分。:) 2.应该可以通过一个简单的求和滤波器来实现1或2位附加分辨率。

— jpc 2011年

1

确实！这是OP的链接：http

— //www.dspguide.com/ch15.htm

3

如果您主要担心要为任何给定的“传感器”提供较大的动态范围，则可以考虑使用DAC（甚至只是MPU引脚控制的电压源）来调节放大器的失调/增益，以改变不同材料的系统性能。

您可能还需要在此可变增益级之后加上电荷积分电路，以便可以通过调整“曝光”周期来获得微调信号灵敏度。

— 玩具制造商
source

0

如果您有足够的计算能力来满足所需的采样率，请考虑使用数字滤波。甲Savitzky-格雷滤波器中，f / EX。

您可以比更换零件更容易地更改算法；
通过将一些过滤器推入软件，您可能会使用规格较低的部件，而不是该部件本身必须具有更高的噪声承受能力或进行所有过滤。
您将学到更多有关您的输入以及从中获得的需求的信息，并且如果您确实需要更高规格的零件，则可以做出更明智的零件选择。
软件和技能很容易转移到您的其他应用程序中！

— 罗伯特
source

所有过滤将在实时信号处理环境中的PC上完成。

— 露台

0

为什么不将其提高到11，而仅使用TI ADS1262。这是一个32位ADC，具有11个输入和一个PGA！

使用32位，您几乎可以采样任何东西。而且它甚至不那么昂贵。更重要的是，如果您仅制作其中之一，请免费获取样品。

另一种选择是使用PSoC。这些是包含可重新配置的模拟和数字模块的微控制器，您可以使用它们来构成各种功能。您可以选择一个带有16位ADC，一个PGA，一个DAC和一个数字滤波器的模块，以制作自己的自动量程，自动调整，过采样，数字滤波，ADC！

只需编写所需的原理图，然后从列表中选择预定义的函数，就可以轻松编写这些程序。然后编写一些C代码，您就离开了。

— 火箭磁铁
source