RL78/I1EのPGA付ΔΣ24bitADコンバータについて

こんにちは、NAKAといいます。

RL78/I1EのPGA付ΔΣ24bitADコンバータについて教えてください。
①シングルエンド入力で使用する場合、データシートのブロック図を見ると、計装アンプの反転入力に接続されるVBIASはセンサー用基準電圧VSBIASから作られているように見えるのですが、VSBIASの設定を変更しても、VBIASは1V固定と考えてよろしいのでしょうか?VSBIASを変更しても、A/D変換データは、ゲイン1の場合、0.2V⇒0x000000、1.8V⇒0xFFFFFFで変化がありません。VSBIAS出力だけが変化するのでしょうか?

②差動入力モードの場合、データシートの入力電圧範囲は0.2V~1.8Vとあります。同相入力電圧が削除できるのが、計装アンプの利点だと思うのですが、0.2V以上ないといけないのは使いにくく感じます。例えばフォトダイオードなどのセンサーをTIA(トランスインピーダンスアンプ)みたいなもので電流⇒電圧変換して使う場合も0.2V位オフセットさせるような細工が必要になるのでしょうか?

よろしくお願いします。

  • NAKAさん

    まだI1Eのユーザーズマニュアルがあがってないみたいですねー。

    とりあえず、VBIASと16bitΔΣを持っているIC101(RAA730101)のマニュアルには、

    シングルエンド入力モード,および温度センサ入力モードでは,内部バイアス電圧(VBIAS=0.9 V(Typ.))を基準電 圧として使用し,プログラマブル・ゲイン計装アンプ(PGIA)の反転入力に接続します。一方,入力マルチプレクサ x(x = 1~5)からの信号は,プログラマブル・ゲイン計装アンプ(PGIA)の非反転入力に接続します。プログラマブル・ゲイ ン計装アンプ(PGIA)は GTOTAL = 1(GSET1 = 1、GSET2 = 1)設定時、基準電圧を中心として 0.2~1.6 V の範囲の差動信号を出力します。

    と記載されているので、VBIASは固定と考えてよい思います。

    ブロック図を見るとなんかVBIASの生成にVSBIASが関係しているので、気になりますよねー。
    でもVSBIAS(min1.2V)よりもVBIAS(0.9V)の方が電圧が低く、VSBIASからVBIASを生成することは可能なので
    状況証拠からI1EもVSBIAS>VBIASになっていれば同様に考えてよいと思います。

     

    入力は前段でなんとかして、下駄を0.2Vつけないとダメですね。

  • Kirin先生ありがとうございます。

    >まだI1Eのユーザーズマニュアルがあがってないみたいですねー。⇒表紙にはRev.1.00 2015.7とありました。代理店さまよりCDでもらいました。

    何となくNAKAの理解と同じ感じですね?では先回のをセンサーとして使う場合、入射光がなく、フォトダイオードにわずかな暗電流しか流れない条件下でアンプの出力ノードが出力電圧ローの規格値を上回るように、TIAの非反転入力にバイアスを掛ける必要がある(参考:https://www.maximintegrated.com/jp/app-notes/index.mvp/id/5129)ので、これにVSBIAS(SBIAS)出力が使えそうですね!VSBIASが0.2Vまで設定できれば、レンジをフルで使えたのに、0.5Vまでしか設定できないのが残念!

    今、評価ボードにスイッチング電源で電源供給し、ボリュームでA/D値を確認してますが、こんないい加減な電圧だと、12bit程度しか見れませんね!A/D回数やオバーサンプリング比、平均化の回数をいじってもほとんどばらついちゃいます!!......汗)

    P.S.

    RL78は以前G14を1週間だけ触って、チョコさんに「初期設定だけコード生成機能を使うといいよ!」とアドバイスされましたが、マニュアルみてゴリゴリやってました。今回ちょと試したら、超簡単にできちゃいますね!!ただ、こんな環境に慣れてしまったら、他のマイコンを触るとき、自分がダメになってしまいそうで怖い!

  • NAKAさん

    大分時間があきましたけど、そろそろ完成しました?

  • Kirin先生ご心配いただきありがとうございます。

    機能に関しては何とかなってる感じですが、性能を含めた課題出しといったところでしょうか?やっぱりいろいろ考えるより、実際に触り倒した方が理解は進みますね!マニュアルばかり眺めてると意識を失いそうです。入力範囲が1.6Vで24bitなのでPGAを1に設定しても分解能が95nV、PGA64で1.5nVっていう、微弱信号感バリバリでS/Nと戦ってます。アナログのセンサー回路をバラック組んで、いい加減に評価ボードにジャンパー配線接続してますので有効16bit程度ですが、しっかり回路を作り込めばいくらかは改善しそうかな?またOSR(オバーサンプリング比)や平均化数等のパラメータを触ってSINAD特性((信号成分+ノイズ成分+歪成分)と(ノイズ成分+歪成分)の比)がどんな感じになるとかしてますが、結局、精度良くすると高速さとか消費電力が犠牲になるというトレードオフがやってきます。

    悩みが尽きない今日この頃です。

    P.S.

    明日、別件のプリント板が仕上がってきますので、またしばらく現実逃避するNAKAです........笑)⇒こちらでもバグってもっと深い闇に突っ込む可能性もありますが!!!。

  • NAKAさん

    順調?に進んでいて良かったです!

    同時複数のことをすると嵌っても気分転換ができていいですからねー♡