Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleines analog Frontend-IC für DMS und 0-5V Signale gesucht


von Fabian N. (flyget)


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Hallo zusammen,

ich suche ein möglichst kleines IC für die Erfassung von Signalen aus 
Dehnungsmesstreifen (wenige mV, differenziell) und 0V-5V 
"Hochpegel"-Sensoren. Evtl hat ja jemand Erfahrung mit einem IC, bisher 
find ich für die Kombi wenig hochintegriertes. Getrennt (Analogschalter, 
pga, adc,...) aufbauen wäre kein Problem, da macht mir aber der Platz 
einen Strich durch die Rechnung.

- Min 3 Kanäle, besser 4-8
- Idealerweise SAR ADCs mit min. 16 Bit.
- Die einzelnen Kanäle müssen individuell auf DMS oder 0V-5V 
konfiguriert werden können.
- Sampelrate >= 500ksps, gerne gleich mit digitalem Filter, FIR folgt im 
Controller
- Bei DMS sind Voll- und Halbbrücken zu verarbeiten
- Ich will möglichst klein bauen, BGA/Laserbohrungen sind hier ok, 
idealerweise soll alles mit Controller und CAN-Interface auf ~2x3cm
-Gern integrierte Referenz für Brücken-/ Sensorversorgung
- Als Versorgungsspannung gibts max. 5V


Wie ihr seht soll es die eierlegende Wollmilchsau ohne Platzbedarf sein. 
Alles was möglichst viel erfüllt ist willkommen

Beste Grüße und vielen Dank vorab!
von Uwe (uhi)


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Wie immer mit Vorsicht zu genießen, aber ein paar gute Ideen und Fragen 
sind dabei. Claude Opus 4.8 sagt:

Für deine Kombination aus DMS (wenige mV differenziell) und 
0–5V-Sensoren bei dem extremen Platzbudget gibt es ein paar realistische 
Wege. Das eierlegende Wollmilch-IC, das alles in einem erschlägt, 
existiert nicht sauber – aber du kommst mit zwei bis drei Bausteinen 
sehr weit.
Das größte Spannungsfeld: SAR-ADCs mit ≥500ksps und integriertem PGA für 
mV-Brückensignale schließen sich teilweise aus. Die hochintegrierten 
Brücken-AFEs sind fast alle Sigma-Delta (langsam, dafür rauscharm und 
mit PGA/Referenz/Anregung an Bord). Echte 16-Bit-SAR mit 500ksps+ 
erwarten dagegen meist schon „große" Signale am Eingang. Du musst dich 
entscheiden, was wichtiger ist.
Wenn die 500ksps das harte Kriterium sind – integrierter PGA + SAR:

TI ADS8688 / ADS8588S – 8-kanalig, 16-Bit SAR, programmierbarer 
Eingangsbereich pro Kanal (±10V/±5V/0–5V etc.), interne Referenz. Der 
Bereich ist kanalweise konfigurierbar, was deinem „individuell DMS oder 
0–5V" entgegenkommt. Aber: für wenige mV DMS-Signal brauchst du davor 
trotzdem Verstärkung, der kleinste Bereich reicht nicht für rohe 
Brückensignale.
ADI AD7606C-16 – ähnliches Konzept, 8-Kanal simultan-sampling, 16-Bit, 
integrierter digitaler Filter (Oversampling/Sinc), kanalweise 
Bereichswahl. Sehr beliebt für gemischte Sensorik. Gehäuse ist aber LQFP 
– nicht winzig.

Wenn die mV-DMS-Performance wichtiger ist – integriertes Brücken-AFE:

TI ADS124S08 / ADS122x – 12-Kanal-Mux, PGA bis 128, interne Referenz, 
IDAC für Brückenanregung, aber Sigma-Delta und damit weit unter 500ksps.
ADI AD7124-8 – 8-Kanal, sehr rauscharm, PGA, Referenz, Erregung – 
ebenfalls langsam.

Pragmatischer Mittelweg für 2×3cm: Ein schneller Multi-Kanal-SAR 
(AD7606C/ADS8588S) als Herzstück, davor pro DMS-Kanal ein winziger 
Instrumentenverstärker im WLCSP/DFN (z.B. INA826, AD8237 oder die sehr 
kleinen INA333). Die 0–5V-Sensoren gehen direkt rein. Das frisst aber 
pro DMS-Kanal Fläche.
Ein paar Fragen, die die Auswahl stark eingrenzen:

Ist 500ksps wirklich pro Kanal nötig, oder reicht das in Summe / fürs 
Bandbreitenbudget? DMS-Mechanik liefert selten echte Signalanteile 
jenseits weniger kHz. Wenn die 500ksps eher „Wunsch" als „Anforderung 
aus dem Signal" sind, öffnet sich die ganze Sigma-Delta-Welt mit viel 
besserer Integration und mV-Tauglichkeit.
Brückenanregung – Konstantspannung oder Ratiometrisch? Ratiometrisch 
(ADC-Referenz = Brückenversorgung) spart Bauteile und ist genauer; viele 
AFEs unterstützen das nativ.
Auflösungs-Effektivwert bei DMS: Brauchst du echte 16 rauschfreie Bit am 
mV-Signal, oder 16 Bit nominal? Das trennt „SAR mit Verstärker davor" 
von „dediziertes Brücken-AFE".

Sag mir, wie hart 500ksps wirklich ist – danach kann ich dir eine 
konkrete Kombi mit Gehäusegrößen und einer groben Flächenabschätzung für 
die 2×3cm zusammenstellen.
von D. T. (tuxiuser)


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Fabian N. schrieb:
> Alles was möglichst viel erfüllt ist willkommen

Uwe schrieb:
> Wie immer mit Vorsicht zu genießen, aber ein paar gute Ideen und Fragen
> sind dabei. Claude Opus 4.8 sagt:

Ohne KI!

Mit folgenden Typen sollest Du von oben nach unten mal durchgehen:
STM32G474
MSPM0G3507
STM32G484
MAX11131
ADS8684
ADS8688
MCP3564

Gruß
D. T.
: Bearbeitet durch User
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