作者 主题:DIY高分辨率多斜率转换器 (Read 40603 times)

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#125开: 2019年12月4日,02:28:05 PM»

[...]一个惊讶我的一件事:吸收的电荷慢慢地像小电流一样出现。只有在大约30到50毫秒后,当电荷接近其渐近总数时,电流将在慢慢减少。 [...]


这与吸收不一致,吸收与另一个电容器/电阻系列对并联"real" capacitor?

 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#126开启: 2019年12月04日,04:15:21 PM»
隐藏的充电慢慢回来是正常的。通常对不同的时间尺度有放松效果,从非常快的(子NS)到非常慢(小时)。 特别是体积中的古典弛豫预计将受到高度温度的依赖性,如热激活,因此在时间尺度的指数变化。 预期的主要效果是时间尺度变得更快,而绝对尺寸不会变化。由于测试通常对特定时间窗口(例如,在这里为100 ms为100 ms,而且,则可以有一个幅度的变化 MS-ADC的约为100μs至20 ms,数据表中引用的标准DA编号为约100-1000秒)。
与表面电荷相关的效果可能依赖于温度较小。这些往往是真正缓慢的过程。

由于不同的时间尺度涉及简单的电容器电阻模型是不够的。它通常并行需要几个RC元素。
长时间的调平可能出于不同的原因:更少的真实慢的过程,充电阶段的长度 - 因此,非常缓慢的过程不会非常慢,也可以再次接管和排出电容器的漏电流。

为了检查偏置电流的效果,可以在恢复前用正负充电进行测试。差异应该是DA,总和(带标志)应该是放大器偏置。

对于NP0电容器,我发现模型之间的差异很大。我目前最好的一个是最糟糕的1/10。良好的测试候选人将是低损耗RF电容器。我没有检查那些。
对于PP薄膜帽,也可以存在差异,因为PP材料的纯度可以不同。我还看到了不同的DA值,以了解较旧的PS帽。

所以Teflon Caps也没有'看起来很好。从15 V的约3-5 mV恢复超过我发现的良好NP0(TDK)。时间尺度有点不同,因此与一粒盐进行比较。
 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#127开启: 2019年12月04日,05:39:39 PM»
你测试了哪些teflon帽?在管末端的环氧树脂的那些环氧树脂或被压入铝管中的那些,然后在边缘上卷曲?
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#128开启: 2019年12月4日,06:25:15 PM»
我没有测试任何Teflon帽。我只是比较别人'给出的结果(饮食1,15 v后3-5 mV(约0.04%)和来自鲍勃腐烂的制品的图表(5毫秒放电约0.004%)。来自Dietert1的Teflon帽有大约10倍。所以a单独的Teflon Cap不保证低DA。

特别是缓慢的过程与表面收费有很大关系,可能的空气夹杂物或类似。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#129开启: 2019年12月4日,晚上10:45:05»
我用硬电极测试了密封型。"K72P-6 500V"和带电线的铝管"FT-1 200V",结果非常相似。所有电容为3.9 NF,与HP 3456A ADC积分器的电容相同。
我们在论坛中有两次测试报告,其中其他人以几乎没有介电吸收效应的特氟隆电容器。对于我来说,Teflon电容器看起来比其他类型的电容器更好,但没有完全不同。大学教师'还要了解这一点。

问候,节食

 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#130: 2019年12月05日,07:16:41»
电容器中有2个导致DA:一个是体积电介质中的经典放松。这通常比较快,主要比ms更快。
另一部分是表面电荷,如在带空气夹杂物或油的区域,其中电介质的表面是自由的,电荷可以通过弱表面泄漏积聚。 第二种类型通常慢,但也可以延伸到MS范围。这种缓慢的da可以在实际的制造过程中取决于很多(例如粗箔,清洁)。

如果它是3456中电容器的替代品,我会考虑一个 来自TDK的NP0电容。 我测试了2.2 NF,但他们也应该在3.9 NF中提供。 并非所有NP0S都是一样的,但至少陶瓷帽很容易获得和便宜。它也比超大的THT帽贴合一个小型SMD(例如0805或1206)。
对我来说,PFTE上限不再是一个选择:太大,难以获得,现在也是不确定的品质。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#131开启: 2019年12月07日,下午12:05:16»
我在ADC上做了一个更短的测试,看看积分器稳定的速度有多快,因此在错误上升之前,参考更改之间需要多长时间。
使用给定的反馈方法(每个时段2比较器检查),参考信号是慢速50:50信号"zero"对于负/阳性投入,越来越短的正或负脉冲。通过修改程序,我对短脉冲的不同长度进行了比较。我之前将8和10个CPU周期(500ns,625 ns)与16个循环(1μs)相比较为我的主要模式。在这两种情况下,小差异显示:ADC增益略高于0.55。 0.22 ppm。据我所知,对线性度下降到0.1μV水平没有影响。
所以即使是积分器的500 ns脉冲也可以,并且没有真正需要寻找更快的操作。

短脉冲具有效果,但到目前为止效果是线性的。对于正面和负面的自身而言,这不是一个令人惊讶的是,因为只有越来越多的短脉冲。幸运的巧合是积极和负面的短脉冲"exactly"相反的效果,因此对正和负面的增益变化相同。
 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#132开启: 2019年12月13日,09:39:35»
一个小更新:

它对带有2个ND板的短脉冲效果进行了相同的测试。该电路板仍然没有74HC74的高档,用于同步并仅在μC处使用晶体。去耦有很小的差异。短脉冲的效果大约10次,2个Nd板和小的非线性(仍然只有+9.2V和-9.2V)的小非线性(仍然只有约0.3ppm差异)。

然而,短脉冲效应结果是对电路的更改非常强大:
改变积分器(23 k / 46 k和92 k)处的电阻器,
将不对称添加到积分器(另一个270 k到地面),
加载积分器输出,
从2个op集成商到一个简单的1 op积分器和
将LV4053更改为HC4053。

所以我还没有'知道电路的哪个部分真正决定了效果  :-//。我预计大部分改变以实现积分器稳定,从而实现短脉冲的效果。有些人在范围内可见,但基本上没有影响效应ADC读数的短脉冲。没有绝对需要积分器输入来在下一个切换之前定居 - 只要它保持线性(允许叠加)即可。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#133上: 2019年12月13日,上午10:21:26»
"Short pulse effect" - 短脉冲意味着在这里的调制方案中的时间为a)为xus,b)设置REFP,B)您将REFN设置为XU,对右?
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#134开启: 2019年12月13日,01:20:48 PM»
"Short pulse effect" - 短脉冲意味着在这里的调制方案中的时间为a)为xus,b)设置REFP,B)您将REFN设置为XU,对右?
是的,它是关于在加速期间在调制方案中发生的短脉冲。根据信号标志,存在正面或负面参考的短脉冲。 Lenght由该方案设置为约0.5μs至1μs,并且用于测试I测量0.5和1μs脉冲的结果的差异。这是友好的测试调制的速度是多么速度,以及如果使用较短的脉冲(假设较长的脉冲是可以的),则期望多少误差。

简单的图片是,积分器应该在下一次切换之前完全解决 - 但是由于它表明这不是真正需要的。大部分沉降是线性的,即叠加有效并且这种线性部分没有效果,即使没有结算。
即使是非线性部件也会影响(约800)的增益等间隔的小步骤,但是对于正面和负侧的独立性。因此,即使这种效果也可以容忍,如果不是太大并且两个迹象。到目前为止,短脉冲的效果表现得很好,但电路板之间的不同。所以500 ns脉冲似乎仍然可以,特别是在第一个。木板。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#135上: 1月02日,2020年,05:54:10 PM»
我看着一个可能的前端,从ADC中制作电压表(和可能的DMM)。这主要是一些保护,信号切换和输入放大器。对于我的第一次测试,放大器将是LTC2057(简单且低噪声但相对较高的偏置和尖峰)。稍后,它可能是一个斩波放大器,相对靠近数据项1281中的一个斩波放大器。一般设置也类似于DASron计,输入处具有可切换增益,并且仅在ADC处仅缓冲器。

而不是更传统的电路,我想尝试一个稍微奇怪的版本,其中公共输入端子在接地上没有固定,而是移动到放大器输出的相反方式。它在模拟和AFAIK中工作,该概念也使用另一个线程中的SD ADC(具有差分输入): //www.terragaze.com/forum/projects/need-advice-for-adc-buffer/msg1627207/#msg1627207
如果有SD ADC的一些DMMS(例如SIGILENT SDM3065)也不会感到惊讶也使用这一概念。至少它是一个逻辑的方法来获得20(26)v的高Z范围,输入输入的CMOS多路复用器仅适用于某些+ -18V电源。该概念还导致差分ADC输入的低通用模式电压,这有助于INL。

多斜率ADC具有接地引用的输入,但可以以准差分模式使用,在正极和负侧而不是输入和零之间切换。这样,ADC充当具有+ -20 V范围的差分输入ADC,但在近零共模信号的限制并需要2次读取需要2个转换(但没有额外的零)。
尽管仅使用+ -15 V电源,但本机输入范围对于某些+ -20V而言。所以它看起来真的很有吸引力 - 几乎善于真实。所以它有一些隐藏的捕获?对于内部CAL测量,ADC可能需要相对于地运行更传统。所以我仍然需要将倒回传统固定(虽然缓冲)公共终端。附图仅用于非常基本的(1个增益步骤),右侧的MUX将是当前ADC板的一部分。

Keithley 2002具有+ -20 V高Z输入范围,但仅使用+ -11 V ADC。所以我有一些希望在那里找到类似的概念和一些想法。没有可用的原理图,服务手册仅提供原油框图。但是,自检步骤的描述提供了更多细节。结合信息提供更详细的,尽管仍然不完整的图表:电路似乎使用了一个更基本的概念,在初始缓冲器的初始缓冲器中有一个额外的分频器 - 相对类似于2001。所以没有多少学习  :(.
 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#136上: 2012年1月02日,08:46:19 PM»
我想象,OPA145的CMRR / PSRR将是非常线性的 - 这很容易测试。 如果是,可以校准其偏移,而无需使用自举电路。 如果它具有一些温和的非线性,则至少可以以分型线性方式校准。 你介绍了这种可能性吗?

此外,您认为使用较低的噪声输入放大器如opa828吗? 您提到来自缓冲放大器的热量可能导致INL错误, 但由于设备在整个转换期间仍然处于恒定的IQ,因此为什么如此?

谢谢,
戴夫

 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#137开启: 1月02日,2020年,晚上10:08:45»
CMRR不是单线性的。它可能在第一近似,但不确定。我不'T Think Tessing在那意味着很容易,因为我真的很小,可能有偏移量和低频噪声。因此,在缓冲区的输入和输出之间具有空计量不足。它将更多地涉及锁定放大器并调制输入。
对于输入缓冲区,我更像考虑切换到OPA189斩波器稳定的OP。这一个优于140 dB CMRR并获得。所以它看起来很好,是合理的低功耗。另一个优点是共同模式范围更大,因此+ -15V供电足够。 OPA145可能会运行到从正导轨的约4 V的限制。

引导的OPA145本身是合理的恒定功率,因为​​它在稍微超过5 V时运行,并且没有那么多电流(最多200μA)驱动。它不是关于一次转换过程中的功率变化,但随着不同的输入电压的变化。 为OP提供供电的部件在功率中具有相当多的变化:正面和负面之间的热量移动。这就是为什么我的晶体管耦合在初始设计中。它可能仍然可以,但它是少数已知可能的INL源之一。

我想避免像分段线性一样的近似值,因为它需要额外的努力,从而需要高精度的仪器来建立碎片。没有另一个DMM /校准器,只有靠近针对的线性,这不是一个真实的选择。

主要噪声源不是输入放大器(缓冲区),也不是"slow"积分器中的放大器,这是最相关的OP。主要噪声源是电阻器(Johnson和多余噪声),并且调制更快地还有一些切换相关的噪声(例如抖动和电荷注入的变化)。如果没有测量近0 V,则参考也是一个非常重要的噪声源。
因此,用更昂贵的较高噪声OPA827替换已经好的OPA145 / OPA1641不会产生明显的差异。 OPA827仍然可以是单个OP集成器的选项,因为它快速且仍然准确。这不会用于较低的噪音,但速度较高。
较低噪声的逻辑路径是更好的电阻,而是为了降低过量噪声的NOMCA。已经从50 k nomca 2×20 k系列应略有改善。除了较低的添加剂噪声之外,这也可以改善作为一种乘法噪声的增益变化。
目前下一步将更像是2 ND LM399并改进去耦。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#138开启: 1月03日,2020年,09:54:46»
伪差分输入诀窍很有趣,但让我有点紧张。对于第一个近似,你得到2个读数,所以双电压和Sqrt(2)噪音......似乎太好了。

“逆变器”R比不应该是杀手,因为测量了两个臂两侧的电压。 拟合补偿帽返回反相输入几乎肯定需要,但在输入上有一些高频内容时可能会导致奇数行为? ADC接地平面电容可能存在实际问题,VS“变频器”运算放大器的输出。

总而言之,真正的问题可能是“20V高Z范围是有用的?”一些应用程序可能会从中受益,其他应用程序没有那么多。 (例如,当我在工作中推动准确性时,我经常在0.1到5 c地区。)
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#139上: 1月03日,2020年,10:58:11»
逆变器上的电容器可能需要稳定性速度 - 取决于主放大器相位储备,它可以在没有工作的情况下工作,但是在安全侧,逆变器应比主放大器慢的至少10倍。

伪差分输入诀窍很有趣,但让我有点紧张。对于第一个近似,你得到2个读数,所以双电压和Sqrt(2)噪音......似乎太好了。
伪差分方式甚至不会增加噪声:替代的经典方法在输入和零读之间交替。所以噪音水平会大致相同。

这re is also another more indirect advantage on noise:
在经典的自动零模式中,输入仅取样了一半的时间,这使得输入到噪声(来自源和输入放大器)左右25Hz的频率(具有20毫秒集成)。有可能过滤此噪声,但大约10 Hz的模拟低通滤波器慢。如果ADC在10 PLC运行,它会变得更糟。
使用伪差分采样,输入信号基本上一直采样。因此,从输入中基本上没有别名25 Hz噪声,尽管逆变器的大约25 Hz噪声。

AFAIK一些(如果不是大多数)Sigma Delta ADC可以通过2个内部ADC实现这种方式的差异输入。所以这个想法并不是那么新的。

我知道20 V范围的使用有限,与10 V范围相比。但是,如果它以低努力/成本,为什么不呢?
这re are a few complications with possible amps or 4 wire ohms ranges, but no as far as I have looked at it is not too bad.
这  "too good to be true"部分让我担心一点,但仍然倒退选项将逆变器切换到地面缓冲区。
这re is some limitations to non auto zero mode, but that is OK for me.
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#140开启: 1月03日,2020,06:08:39 PM»
[...]
对于输入缓冲区,我更像考虑切换到OPA189斩波器稳定的OP。
[...]

当在尼安德特模式模式时,我已成功使用此放大器作为ad-hoc缓冲区,并没有完全没有支持组件...... 它是一个非常稳定和一般可爱的组件。 这似乎是一个很好的选择。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#141开启: 1月03日,2020年,07:14:22 PM»
[...]
对于输入缓冲区,我更像考虑切换到OPA189斩波器稳定的OP。
[...]


当在尼安德特模式模式时,我已成功使用此放大器作为ad-hoc缓冲区,并没有完全没有支持组件...... 它是一个非常稳定和一般可爱的组件。 这似乎是一个很好的选择。

不确定:
//www.terragaze.com/forum/metrology/emi-measurements-of-a-volt-nut/msg2819014/#msg2819014
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#142开启: 1月03日,2020年,08:25:55»
[...]
对于输入缓冲区,我更像考虑切换到OPA189斩波器稳定的OP。
[...]


当在尼安德特模式模式时,我已成功使用此放大器作为ad-hoc缓冲区,并没有完全没有支持组件...... 它是一个非常稳定和一般可爱的组件。 这似乎是一个很好的选择。

不确定:
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公平的一点 - 但它可以让EMI失望多么难? - 它不是'即使用鸟为我的问题 'S巢方法,但我的实验室是非常安静的EMI明智。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#143上: 1月03日,2020,08:43:38 PM»

这  "too good to be true"部分让我担心一点,但仍然倒退选项将逆变器切换到地面缓冲区。


为什么地面缓冲区而不只是地面?
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#144开启: 1月03日,2020年,09:19:40 PM»
这 effect of just 10 K in series and also the added capacitance does not look that nice. So It does not look such an easy going.
我可以对OPA189具有相对较低的源阻抗,但我绝对不'T类似于100 PF的地面 - 沉降可能没关系。
OPA189仍然是一个尝试的选择。即使新的ADC板有更多类似的3 OP版本,它也很容易只填充1并添加桥。

对于一个引导的op缓冲区,我发现了另一种可能的配置:keithley192的输入放大器(从旧的时光仍然存在的原理图)使用3个操作,最终操作不仅是缓冲器,而且具有额外的较低频率增益。所以这个版本也增加了循环增益,这种方式应该具有非常好的线性度,即使单个操作们唐'T有很多收益。

为什么地面缓冲区而不只是地面?
当变频器切换时,地面缓冲器会轻松出现"off"在输入侧。缓冲区在大多数情况下,它不在关键路径内,因此缓冲区的错误不应该是那么糟糕。我希望我需要仅对某种ACAL测量切换回地面缓冲模式来测量放大器增益,并且可以在以后添加4个导线电阻测量。它会增加一点噪音,但并不多。偏移量和输出阻抗应效果不大。我可以在输出处使用切换,但这需要较低的电阻开关,并从增益设置留下接地返回电流。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#145上: 1月04日,2020年,12:06:32»
Keithley 2002具有+ -20 V高Z输入范围,但仅使用+ -11 V ADC。所以我有一些希望在那里找到类似的概念和一些想法。没有可用的原理图,服务手册仅提供原油框图。但是,自检步骤的描述提供了更多细节。结合信息提供更详细的,尽管仍然不完整的图表:电路似乎使用了一个更基本的概念,在初始缓冲器的初始缓冲器中有一个额外的分频器 - 相对类似于2001。所以没有多少学习  :(.

KEI2002中的输入缓冲器可以是由U245(LT1124)组成的复合放大器&U249(LTC1050)。它提供低偏移,低噪声和低输入偏置电流。我猜它的拓扑如附图所示。当文档中的框图建议时,来自输入缓冲器的信号进入A / D Mux(U222),然后进入A / D缓冲器(U226),其应与KEI2001中使用的A / D缓冲器非常相似。

以上所有的只是基于我对KEI20xx系列中使用的电路拓扑的研究的猜测。我有一个kei2002等待修理(需要ADC板,或ADC ASIC)...如果它有助于检查输入调节的实际拓扑是什么。
 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#146上: 1月04日,2020年,12:44:15 AM»
这是 K2002 ADC示意图 为了 reference.  :-DMM
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#147开启: 1月04日,2020年,10:45:47»
随着使用类似的部件,我希望K2002的输入缓冲器类似于K2001中的AC输入放大器。由于20 V范围,它还需要对电源的启动。
从自检的描述,20 V范围看起来零用,额外的100k-100k分频器和额外的缓冲区(U217(OP97)+可能的U257(AD711)支持)。
电路的其余部分看起来相当传统,具有CMOS MUX,它看起来像一个单独的(可能选择的良好线性度)LT1007作为主放大器。
奇怪的是,似乎有一个直接的X1路径(用于自检),因此是10 V范围。但是它看起来不适用于正常操作  :-//.
用于X50放大的增益设定电阻是高端密封BMF对。 x5增益使用其中一个蓝色分隔线。还有精度1.75 V参考(来自LTC1043) - 因此,对于2V范围可能有某种ACAL - 至少有HW部件在那里,不多其他使用。
我有一个原油计划(用于DCV和DCV和AMPS部分)从测试说明中推断出来。我必须再次重绘它以使它更可读。
 

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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#148开启: 1月11日,2020年,09:25:59»
正如我所想象的 - 输入缓冲电路基本上如上所述的原理图所示。它由一个隔离的DC / DC转换器供电,提供多个电压电平。
至于20V信号路径,输入缓冲区输出除以100k-100k分频器(20V - >10V转换)然后由U217缓冲(OP97)。 U257(AD711)用作U217的跟踪电压调节器。
有一个直接x1路径。我可能会用于低压范围(避风港'T检查)。显然它可以'T用于20V范围,因为A / D缓冲器(U226)由+/- 15V供电。

我必须说Kei2002的逆向工程绝对不是胆小的。四层PCB,缓冲区,保护和局部辅助电压调节器到处以及故意误导性服务手册的顶部(可以'相信这么多错字可以无意中做出 - 谢谢凯西利 :-\)。

我认为可以使用现代opamps略微改进Kei2002性能,但它必须等到我获得功能ADC板测试它。
 
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RE:DIY高分辨率多斜坡转换器
« 回复#149开启: 1月11日2020年,10:59:20 AM»
附加是K2002电压输入的原油计划,即我从自检的描述中获得。我没有检查这个反对真正的HW,并且有一些矛盾和不明确的配方,所以将它带有盐的增加。

从描述看起来,它看起来像一些欧姆模式使用x 1路径。
从电路板图片我看到,U226(主放大器)周围没有太大的未认定电路。因此,只需用作主放大器的单个OP(LT1007),所以实现的INL级别已经令人惊讶。对于某些奇怪的原因,分隔器上的缓冲区为20 V范围更加关注(在照片上可见,但不在测试描述中)。

返回我的ADC设计:我填充了2个ND板进行更多测试。 2个ND板仅使用晶体而无外部同步。由于某种原因,第二个电路板显示了相当高的INL错误。使用一些软件版本,翻身误差高达250μV,所以非常糟糕。我不'认为这是由于不同的时钟或丢失的同步(没有额外的Flipflop的第一板还可以)。缓冲放大器似乎也不是原因。 我的猜测更多地在积分器的瞬态 - 尽管使用了相同的部分。 看到它是肯定的:较大的错误可能有助于识别导致如此多的INL的机制。 然而到目前为止还不多运气。改变积分器(20K,46K和92 K)的电阻并没有太大影响。还有92K电阻的噪声仍处于可接受的水平,因此单个100 k LT5400可能是可能的,没有太多的噪音。
我还测试了另一个零阶段的另一个跑步版本。因此,参考不是​​直接从正为负,但之间的零阶段短。因此步骤在2个较小的步骤。 SW变得令人困惑,但并没有真正改善事情。
 


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