¿El pin de referencia ADC también debería ser una conexión Kelvin?

Rehaciendo esta pregunta con un esquema adecuado:

Estoy haciendo una medida radiométrica de un termistor. El termistor está ubicado a más de 5 metros del ADC y todos los demás componentes. Esta va a ser una resistencia de los cables de más de varios ohmios.

El amplificador operacional que impulsa el ADC realizará una medición de 4 puntos Kelvin.

El Termistor es alimentado por una fuente de Voltaje de 2.5V, que será la referencia para el ADC.

Sin embargo, ¿dónde debo conectar el pin de referencia del ADC: en la PCB o a 5 metros de distancia en el divisor de voltaje del termistor?

Si lo hago en la PCB, el voltaje que ve el ADC como referencia será diferente al voltaje real a 5 metros de distancia, ¿no es así? ¿Esto derrotará el punto de una medida radiométrica?

Luego, si lo hago a 5 metros de distancia, habrá mucha inductancia en este cable, por lo que necesitaré un capacitor de búfer más grande al lado del pin Vref para asegurar que el voltaje no tenga picos grandes durante cada conversión.

¿Qué opción es mejor?esquema del problema

Solo como referencia, puede ayudar a otros a ver esta pregunta ahora eliminada .
Este es mi pensamiento . No es novedoso para mí. Acabo de recordar y redactar en Paint después de robar algunos fragmentos para pegarlos de otro lugar.

Respuestas (3)

¡Aún puedes hacerlo con solo 4 cables!

  1. Reconoce que solo es importante conocer la corriente en el termistor y la V a través de él.

  2. Mueva la resistencia superior nuevamente a su placa (es decir, en serie con la salida de 2.5V). Conecte un canal del ADC a cada extremo de la resistencia (digamos VREF y VOUT). Ahora la corriente es (VREF-VOUT)/R .

  3. Con conexiones Kelvin al termistor, mida la V a través del propio termistor; la resistencia del termistor es esa V dividida por la corriente medida anteriormente.

  4. Cualquier resistencia de cableado 'adicional' entre la salida V y el termistor (o en serie con la GND del termistor solo reducirá el flujo de corriente real, pero el cálculo anterior anulará ese efecto y seguirá siendo correcto.

Querrá una conexión Kelvin si el error de ganancia causado por ella será menor que el error de ganancia que obtendría sin ella. Así que tendrás que evaluar los diseños y calcular los errores de cada uno de ellos. Los tres diseños a evaluar, a la máxima longitud de cable, son:

  1. Conexión de referencia directa.
  2. Conexión de referencia Kelvin con una resistencia en serie que actúa como aislador de picos LC.
  3. Conexión de referencia Kelvin con un supresor de voltaje transitorio que actúa como aislador de picos.

Al diseñar el capacitor de desacoplamiento de entrada de referencia contra picos de corriente dinámicos, probablemente debería asumir un circuito abierto de todos modos. Los parásitos del condensador dominarán la respuesta de CA. El diseño, el cableado y las resistencias en serie del conector determinarán el error de ganancia. Los picos resistivos deben suprimirse mediante resistencias de aislamiento en serie o derivaciones de aislamiento en paralelo.

En la mayoría de los casos, un paralelo de tantalio de 10 uF con cerámica NPO de 100 nF funcionará bien, con una resistencia de aislamiento para que cualquier inductancia de fuente no produzca picos que destruyan los tantalios. Debería poder determinar el efecto de la resistencia en serie, incluida la resistencia del cable y del conector, en la ganancia del ADC. En la mayoría de los casos, las corrientes son de decenas de microamperios o menos, y con hasta 10 ohmios de resistencia en serie provocan errores de ganancia de un par de LSB como máximo a 16 bits.

Los tantalios no toleran picos de voltaje LC más allá de su voltaje nominal. Cada uno de esos picos consumirá la vida útil del capacitor y hará que falle, ya sea prendiéndose fuego o derritiendo el arnés de cables. De ahí la necesidad de resistencias en serie o supresores de voltaje transitorio de acción rápida. TVS es una buena alternativa para aislar los picos inductivos del condensador de desacoplamiento.

No use cerámicas X o Z: son microfónicas y la vibración de la placa de circuito modulará el voltaje de referencia. Eso no se suele desear.

¿Existe un caso sólido para usar tantalio en lugar de cerámica en estos días? Sé que los gorros de cerámica pueden ser algo microfónicos, pero los tants parecen ser populares solo entre los pirómanos.
¿Qué tipo de valores suelen tener las resistencias de aislamiento? Si la corriente promedio es de 300 uA para el pin de referencia, ¿entonces puede ser bastante alta?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Preferiría que maximizara su CMRR en los cables y el sensor + 3 resistencias combinadas. El blindaje termina en el extremo del sensor solo para evitar bucles de tierra.