Analogmultiplexer auswählen

Stichworte
Isolation, Leckstrom, Durchschaltwiderstand, Ladungsinjektion.
Dabei sollte man bei jeden die Definition nachschauen und pruefen, wie 
das mit den 22 bit hinkommt, resp was zu verbessern waere.

Wer's nachrechnen/abschätzen möchte:
DC und AC Performance, Kanalisolation vs. Frequenz, Ladungsinjektion und 
-kopplung, Einschwingzeit etc.
http://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-088.pdf

Hallo,

vielen Dank für die Hinweise. Vor allem der Text von analog devices gibt 
einen schönen Überblick mit dem Ersatzschaltbild. Wenn ich das richtig 
sehe sind in meinem Fall der Durchschaltwiderstand und Leckstrom die 
begrenzenden Faktoren.

Der SN74LV4051A hat hier 38 Ohm und bis zu 1µA damit wird wohl bei 
VRef=5V alles über 16 Bit problematisch.
Werde mich mal auf die Suche nach einem anderen Multiplexer machen (der 
74HC ist noch ungünstiger).

Die 22 Bit werden wohl ohnehin nicht ganz realistisch aber mehr als 18 
Bit dürften es schon sein.

@ Alexxx: ein Puffer nach dem Multiplexer sollte die Problematik mit der 
Eingangsimpedanz von 2,4 MOhm des ADC lösen oder? (Sofern der Leckstrom 
des Multiplexers klein genug ist)

Grüße Thomas

Hallo,

habe jetzt den ADG704 gefunden. Der hat einen Ron von max. 4,5 Ohm und 
0,3 nA Leckstrom. Das macht dann nen Fehler von:

1.4 nV = 4,5 Ohm * 0,3 nA

Wobei der ADC bei Uref = 4 V nur maximal  1 µV (= 4 V / 2^22) auflöst.
Der Eingangswiderstand des ADCs verursacht allerdings immer noch

7.5 µV = 4 V * 4.5 Ohm / 2.4 MOhm

Das sollte aber durch einen Puffer mit hohem Eingangswiderstand (z.B. 
LMV771) vor dem ADC zu lösen sein oder?

Grüße Thomas

Der Fehler ist ja relativ zur Spannung nur etwas weniger als 2ppm und 
ggf. sogar einigermaßen konstant.

Thomas K. schrieb:
> Hallo,
>
> habe jetzt den ADG704 gefunden. Der hat einen Ron von max. 4,5 Ohm und
> 0,3 nA Leckstrom. Das macht dann nen Fehler von:
>
> 1.4 nV = 4,5 Ohm * 0,3 nA
>
> Wobei der ADC bei Uref = 4 V nur maximal  1 µV (= 4 V / 2^22) auflöst.
> Der Eingangswiderstand des ADCs verursacht allerdings immer noch
>
> 7.5 µV = 4 V * 4.5 Ohm / 2.4 MOhm
>
> Das sollte aber durch einen Puffer mit hohem Eingangswiderstand (z.B.
> LMV771) vor dem ADC zu lösen sein oder?
>
> Grüße Thomas

Kommt drauf an was gemessen werden soll...
1. Der MCP selbst hat auch schon Offsetfehler die rauskalibriert 
und/oder rausgemessen werden müssen
2. Der MCP misst differentiell (der ADG704 ist es allerdings nicht, eher 
dann z.B. ADG707 siehe 4.) d.h. nicht der maximale Fehler des 
Multiplexers wirkt sich bei passender Schaltung aus, sondern das, was 
als "On Resistance Match" o.ä. bezeichnet wird
3. Offsetfehler/Fullscale-Fehler lassen sich rausmessen u.a. mit 
Correlated Double Sampling 1)
4. Die "überzähligen" Kanäle des ADG707 ließen sich dann z.B. für CDS 
benutzen


1) 
http://www.cypress.com/documentation/application-notes/an66444-psoc-3-and-psoc-5lp-correlated-double-sampling-reduce-offset

Alexxx schrieb:
> 2.)
> Du verwendest einen ADC mit >2 umschaltbaren Eingängen.

Die haben meist auch nur einen ADC und einen Multiplexer davor. 
Letzterer ist meist nicht vollständig spezifiziert...

Danke für die Einschätzungen. Den Buffer werde ich mir also schenken. 
Habe den ADG704 ausgesucht da ich den MCP als single-ended mit IN- auf 
GND betreiben möchte. Sind dann auch nur noch 21 Bit ist mir gerade 
aufgefallen…

Danke auch für die CDS-Appnote. Die Frage ist wie der 
„Eingangswiderstand“ des MCP zustande kommt. Wenn der die Leckströme der 
ESD-Schutzdioden beschreibt wird das wohl mit einer Offsetfehler- und 
Fullscale-Fehler-Korrektur schwierig in den Griff zu bekommen sein.

Grüße Thomas

Thomas K. schrieb:
> Danke für die Einschätzungen. Den Buffer werde ich mir also schenken.
> Habe den ADG704 ausgesucht da ich den MCP als single-ended mit IN- auf
> GND betreiben möchte. Sind dann auch nur noch 21 Bit ist mir gerade
> aufgefallen…

Single-Ended ist bei den Auflösungen sehr ungünstig, da dann alle Fehler 
u.a. parasitäre Thermospannungen voll auf das Endergebnis durchschlagen.

>
> Danke auch für die CDS-Appnote. Die Frage ist wie der
> „Eingangswiderstand“ des MCP zustande kommt. Wenn der die Leckströme der
> ESD-Schutzdioden beschreibt wird das wohl mit einer Offsetfehler- und
> Fullscale-Fehler-Korrektur schwierig in den Griff zu bekommen sein.

Nein, die Schutzdioden bzw. deren Leckströme sind für die normale 
Messung (meist) nicht relevant.
Der Eingangswiderstand des MCP ist, vereinfacht, davon abhängig wie 
schnell der Eingang abtastet (nicht die Ausgangsdatenrate des ADCs) und 
welche Kapazität der Sampling-Kondensator (im Ersatzschaltbild) hat:
1/(Fs * Cin)

Alexxx schrieb:
>>> Die haben meist auch nur einen ADC und einen Multiplexer davor.
> Letzterer ist meist nicht vollständig spezifiziert...
>
> ???
> Die / der Multiplexer sind intern! Alle Daten sind MIT Multiplexer!
> Deshalb muss nix extra angegeben werden.

Kommt auf den ADC an... wenn es hinter dem internen Multiplexer ohne 
Buffer auf den Modulator geht hätte ich schon gerne gewusst welche 
Spezifikationen der Multiplexer hat insb. wenn der ADC die 
Multiplexer-Ausgänge nach außen führt, um externe Signalaufbereitung 
einschleifen zu können. Beim LTC2449 ist der Multiplexer bspw. nicht 
spezifiziert, ebenso beim MAX1401 nur "teilweise" ("leakage ... up to 10 
nA"), beim ADS1258 schon etwas besser, aber auch nicht vollständig und 
selbst bei ADCs wo diese Ausgänge nicht nach außen geführt sind, fehlt 
häufig die Angabe wie hoch bspw. das Übersprechen zw. den Kanälen ist 
(beim ADS1258 sind es bspw. -110 dB bei 1 kHz...)