Обратная связь цепи высокоточного АЦП/ЦАП

Хорошо, мне кажется, что вы просто используете ЦАП в качестве источника опорного напряжения, насколько это касается внешнего интерфейса. Вы возбуждаете полумост с (шумным) блоком питания. Да, это неоптимально.

Было бы лучше иметь что-то вроде моста Уитстона, но еще и возбуждать мост опорным напряжением, а не источником питания. Рассмотрим приведенную ниже схему. Усилитель 3,2:1 адаптирован из рекомендуемой эталонной схемы для АЦП. Если вы измените артикул усилителя, он может не совпадать с C2, поэтому могут потребоваться другие изменения.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Возможно, вы захотите буферизовать выходы с пометкой «К АЦП» с помощью двойного операционного усилителя с нулевым дрейфом**. Если вас беспокоит шум, операционные усилители можно сконфигурировать как полностью дифференциальный фильтр MFB, но это, вероятно, не обязательно, поскольку уровни сигнала с термистором довольно высоки. У вас есть большие токи, плавающие вокруг выходного драйвера, поэтому расположение очень важно.

В частности, держите заземления R2 и Rth вместе друг с другом и подальше от сильноточных цепей.

Вы можете использовать сеть для R1 и R2, есть несколько хороших частей , которые очень хорошо отслеживаются. Вы ищете стабильность ~ 5 ppm, что, вероятно, с двумя резисторами 0,1% на одном барабане, но вы можете гарантировать это за большие деньги. Конечно, эталонный резистор является наиболее важным, поскольку он сравнивается с термистором, поэтому важна абсолютная стабильность сопротивления, а не просто отношение, поэтому сначала вложите туда свои деньги. Еще лучше, поместите его в контролируемую зону, чтобы колебания температуры не имели большого значения (но стабильность все же имеет значение).

** Используемый вами дельта-сигма преобразователь не имеет встроенных буферных усилителей, а входные импедансы (синфазный и дифференциальный) относительно низкие и зависят от тактовой частоты. См. SBAA086 для получения дополнительной информации.

Вы используете делитель напряжения. Мост Уитстона представляет собой просто ДВА делителя напряжения, включенных параллельно, причем сторона без датчика просто обеспечивает базовую линию.

Это обеспечивает два основных преимущества. Во-первых, мост Уитстона облегчает измерение дифференциального напряжения, в отличие от несимметричного измерения. Если вы аккуратно подключите проводку, это означает, что большая часть шума на положительном и отрицательном входах АЦП будет синфазным шумом, и подавление синфазного сигнала АЦП может его ослабить. Во-вторых, дифференциальный характер входного сигнала моста Уитстона упрощает его усиление (либо с помощью вариантов АЦП, если они доступны, либо с помощью внешнего усилителя), помогая вам более легко использовать весь динамический диапазон вашего АЦП.

В качестве тонкого момента, мост дает вам возможность сервопривода напряжения возбуждения, если вы используете правильный тип усилителя, который действительно может помочь, когда между вашим датчиком и вашей схемой есть длинные кабели. Механизм показан на рисунке 2.15 на http://www.analog.com/media/en/training-seminars/design-handbooks/49470200sscsect2.PDF и работает по принципу, что ток в линии считывания практически нулевой, так что не имеет значения, какой длины кабель.