¿Puede un ADC diferencial reemplazar un amplificador de instrumentación?

Piénsalo de esta manera. El ADC es como una regla, el amplificador de instrumentación es como una lupa. El amplificador toma una pequeña señal y "aumenta" a un tamaño que el ADC puede "medir" fácilmente.

A la mayoría de los ADC les gusta que sus entradas se sitúen alrededor de un poco de voltaje (el voltaje de modo común), de modo que cuando tiene una señal diferencial, un pin se mueve por encima del voltaje de modo común mientras que el otro se balancea por debajo. Los ADC tienden a tener rangos de modo común limitados.

Los amplificadores de instrumentación son una clase especial de amplificador diferencial. Tienen impedancias de entrada muy, muy altas (buenas para señales realmente débiles). Los amplificadores de instrumentación están diseñados para amplificar pequeñas señales diferenciales que pueden tener voltajes de modo común muy grandes, algo que es muy difícil con los amplificadores regulares de un solo extremo. El amplificador separa la parte de la señal que queremos de la parte que no queremos y la escala al rango que el ADC puede usar.

Por ejemplo, Conducir el sensor produciría un voltaje de modo común de 5V. Su señal es diferencial, por lo que a escala completa verá 4.990 V en un pin y 5.010 V en el otro. esto da 20mV como 5.01 - 4.99 = 0.02 o 20mV.

Ahora, queremos convertir esa señal diferencial de 20 mV en un solo extremo y escalarla a 0-3.3V, ya que es el rango de entrada predeterminado de nuestro ADC. Ahí es donde entra en juego el amplificador de instrumentación, seleccionará la pequeña señal de 20 mV y al establecer su ganancia en ~ 1600, permitirá al ADC utilizar su rango completo, es decir, el total de 32k. Como un bono adicional, ahora que su señal está en el rango de 0-3V o menos, casi cualquier micro puede leerla, ya que casi todos tienen ADC internos de todos modos.

Sí, es posible, sin embargo, tendrá que organizar las cosas de modo que la tensión permanezca dentro del rango de modo común del chip y, ciertamente, dentro de la tensión de entrada máxima absoluta de aproximadamente 0-5V.

Puede ser suficiente operar el sensor desde 0V / 5V, por lo que ambas entradas están desviadas cerca de 2.5V.

Nota: tenga en cuenta que puede disminuir el voltaje activando el sensor de puente resistivo y el voltaje de salida (polarización y señal) simplemente se reducirá proporcionalmente. La deriva y el desplazamiento del ADS1115 no son excelentes en comparación con un buen amplificador, pero pueden ser lo suficientemente buenos para su aplicación.

El ADC tiene un CMMR adecuado para baja frecuencia, pero necesitará un estrangulador de Balun o CM para HF. El CMRR es typ. 100dB y debe tener un filtro de detención de banda entrante por encima de 8Hz para producir un ruido por debajo de la resolución deseada. Debe determinar el nivel de interferencia para determinar el filtro requerido y asegurarse de que, al encenderlo, este filtro no exceda los niveles de seguridad de entrada.

El error de entrada de ADC de todas las fuentes puede ser de 0.15%. El ruido de entrada equivalente se especifica en la hoja de datos, pero para lograrlo, debe diseñar filtros EMC para el ruido ambiental determinado por su situación única.

AÑADIDO: - Debido al ruido de entrada del capacitor es la razón por la que dicen ... "A menos que la fuente de entrada tenga una impedancia baja, la entrada de modo común puede afectar la precisión de la medición" Por este motivo, sugiero que incluya un front-end INA.