可変条件のノイズの多いセンサー用の高分解能ADC

はじめに

アダプティブアンプに関するこの質問への回答として、可変条件に対処するために、より高い分解能のADCを使用する方が経済的であるため、増幅を心配する必要がなく、スケーリングを実行できることが推奨されましたソフトウェアで。

概観

身体に取り付けられたテキスタイルベースのストレッチセンサー用のデータ収集回路を設計しようとしています。テキスタイルは、伸ばされると抵抗が変化します（約1桁、10 ％ -100k、30％ストレッチ）。正確な範囲は、テキスタイルがどのようにカットされるか、汗で濡れているかどうか、温度、材料の古さ、取り付け方法などによって異なります。手に取り付けるため、全体をできるだけ小さくする必要がありますなので、コンポーネントの数を最小限に抑えることは大きなプラスです。$\Omega$$\Omega$

さらに、パフォーマンスが低下する可能性のある他のアプリケーションで回路を再利用できるようにしたいと考えています。たとえば、より安価なバージョンのテキスタイルを使用している場合、私の抵抗範囲は100から300と悪くなる可能性があります。$\Omega$$\Omega$

信号経路

[テキスタイル]-> [ホイートストンブリッジ]-> [ローパス]-> [計装アンプ]-> [ADC]-> [AVR]

必要条件

そこで、私の要件を満たすADCを探しています。ADCは次のとおりです。

1. 16ビット+
2. 可能な限り使いやすい：すでにAVR / Arduino用に記述されたインターフェイスコードがある場合は、はるかに優れています...
3. ...同時に、可能な限り包括的：ローパスフィルターとPGAが組み込まれた一部のADCを確認しました。構成に問題がなければ、なおさらです。
4. 8以上のチャネル、または実装が簡単な場合は、2x 4以上のチャネル。編集：ホイートストンブリッジを使用している場合、おそらく8つの差動入力チャネル（つまり16チャネル）が必要です...
5. 動作電圧は問題ないと思います...（5Vを超えない限り最高）
6. 表面実装
7. 安価である必要はありません（1回限りです）
8. SPIとI2Cは関係ないと思います...
9. 100 Hz以上

研究

これまでのところ、グーグル検索で次のチップを見つけました。

• リニアデバイスは、私がお勧め見てきたそのうちのいくつかは、様々な16-24bitデルタシグマADCを提供します：http://parametric.linear.com/html/no_latency_delta_sigma_adcs?p=5312974
• Microchipにはさまざまなオプションがあり、そのうちのいくつかは推奨されています。http：//www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx？ branchID = 11022＆mid = 10＆lang = en＆pageId = 79
• アナログデバイスには、アンプとフィルターを備えた多数の包括的なデータ収集チップがあります（外部信号処理の必要はありません）。
  • http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/ad-converters/ad7783/products/product.html
  • http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/ad-converters/ad7715/products/product.html
  • http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/ad-converters/ad7709/products/product.html
• 私はまだTIチップを見ていません...

および次のチュートリアル：

• http://arduino.cc/blog/2010/11/29/tired-of-a-10-bit-res-hook-up-a-better-analog-to-digital-converter/（LTC2400）
• http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1275676171（TI ADS8341）
• http://forums.adafruit.com/viewtopic.php?f=31&t=12269（MCP3424）
• http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1248751435（LTC2410）

電圧リファレンス？

最後に、Analog Devices REF19xシリーズなどの高精度電圧リファレンスを推奨する人もいます。これは必要だと思いますか？解像度は私にとって間違いなく重要です。

結論

何か提案があれば教えてください！何を探しているのか正確にはわからないので、判断のヒントも教えてください。

TIのADS1256には、高インピーダンス入力バッファとPGAを備えた8つのシングルエンド24ビットチャネルがあります。OpenEXGプロジェクトには、インターフェイスするためのPICコードがあります（2つのチャネルバージョンADS1255を使用していますが、同じである必要があります）。

あなたは、差動入力をしたい場合は、そこにあるADS1298 8つのチャネル、PGAをおよびA / Dsと、内部リファレンス、プラスあなたは無視することができECG / EEG回路と、。ただし、このコードのサンプルコードが見つかるかどうかはわかりません。

解像度を求める場合は、正確で低ノイズのリファレンスが必要です。

おそらく型破りなアイデアかもしれませんが、私は皆さんがそれについてどう思うかを知りたいと思います。

1桁は、分圧回路で直接測定するのに十分な大きさの変化のようです。

次に、より小さなADCを使用して、センサーを流れる電流を変化させます。フィルタリングされたPWM電圧源+電圧フォロア（宇宙で太ももにいる場合は1つのNPNトランジスタである可能性があります）は、ダイナミックレンジを大幅に改善する可能性があります。

これらの1つまたは2つを使用して、さまざまなセンサーを測定するときに電圧を切り替えることができます。

主な心配が特定の「センサー」に対して広いダイナミックレンジを持つことである場合は、DAC（またはMPUピンで制御された電圧源）を使用してアンプのオフセット/ゲインを調整し、さまざまな材料のシステムパフォーマンスを変更することを検討してください。

「露出」期間を調整することで信号の感度を微調整できるように、この可変ゲインステージの後に電荷積分回路を追加することもできます。

必要なサンプルレートに十分な計算能力がある場合は、デジタルフィルタリングを検討してください。サビツキー-ゴーレイフィルタ、F / EX。

• アルゴリズムは、部品を変更するよりも簡単に変更できます。
• フィルタリングの一部をソフトウェアにプッシュすることで、パーツ自体のノイズ耐性を高めたり、すべてのフィルタリングを行う必要がある場合よりも、スペックの低いパーツを使用できます。
• 入力とその入力から何が必要かについてさらに学習し、実際にはより高いスペックの部品が必要な場合に、より適切な情報に基づいた部品の選択を行うことができます。
• ソフトウェアとスキルは他のアプリケーションにすぐに転送されます！

11に上げないで、TI ADS1262を使用してください。これは、11入力とPGAを備えた32ビットADCです。

32ビットでは、ほとんど何でもサンプリングできます。そして、それはそれほど高価ではありません。さらに、これらの1つだけを作成する場合は、無料のサンプルを入手してください。

別のオプションは、PSoCを使用することです。これらは、再構成可能なアナログおよびデジタルブロックを含むマイクロコントローラーであり、あらゆる種類の機能を構成するために使用できます。16ビットADC、PGA、DAC、デジタルフィルターのいずれかを選択して、独自のオートレンジ、オートトリミング、オーバーサンプリング、デジタルフィルタリング、ADCを作成できます。

リストから事前定義された関数を選択し、必要な回路図を引き出すだけで、これらを簡単にプログラミングできます。次に、Cコードを記述します。