¿Usando un convertidor elevador en un instrumento de medición?

El OP-AMP propuesto es un MCP6V07 con una densidad de ruido de entrada de alrededor de 60 nV/$\sqrt{Hz}$- He hecho un promedio de esto en mi cabeza en todo el rango en el que su circuito parece funcionar, es decir, CC a aproximadamente 16 kHz. Son 16 kHz debido al filtro de paso bajo de 100 ohmios y 100 nF en la salida de cada amplificador operacional.

¿Qué ruido significa esto en realidad? Bueno, otras personas más inteligentes que yo han dicho que si el filtro es un filtro de paso bajo simple de un solo orden, es mejor que considere 1,6 veces la frecuencia de corte para los verdaderos efectos del ruido, por lo que es un ancho de banda de aproximadamente 25 kHz; ahora tome la raíz cuadrada y obtendrá 158. Multiplique eso por 60 nV y el ruido de entrada equivalente debido solo a un amplificador operacional es de aproximadamente 10 microvoltios RMS. Hay dos amplificadores operacionales, cada uno con el mismo ruido y este ruido se sumará para dar 3dB más de ruido, es decir, alrededor de 14 microvoltios RMS en su ADC si la ganancia del circuito del amplificador operacional fuera la unidad.

Compare esto con un AD620: tiene dos cifras citadas; ruido de entrada y ruido de salida. El ruido de entrada es de 9 nV/$\sqrt{Hz}$y el ruido de salida es de 72 nV/$\sqrt{Hz}$así que de inmediato hay un beneficio al usar el MCP6V07 pero espera....

.... ¿La ganancia del circuito será la unidad o es más probable que sea diez? Si es una ganancia de diez, entonces el INA gana porque su ruido de salida permanece en 72 y se suma vectorialmente a su ruido de entrada x10; esta sería una cifra de$\sqrt{90^2+72^2}$Nevada/$\sqrt{Hz}$= 115 nV/$\sqrt{Hz}$.

El amplificador operacional (por otro lado) sería un pésimo$10\cdot\sqrt{60^2+60^2}$Nevada/$\sqrt{Hz}$= 848 nV/$\sqrt{Hz}$.

Estas dos últimas cifras son ruidos de salida, por supuesto, porque los he multiplicado por mi supuesta ganancia de diez. Si la ganancia es diferente a la tuya ahora, con suerte, tienes las matemáticas para resolverlo. Si pudiera decidir qué circuito y ganar valor, entonces está en el negocio: acabo de comparar dispositivos.

Volviendo a asumir una ganancia de unidad y el circuito del amplificador operacional - 14 microvoltios de ruido en su ADC - hablando de eso, abrí la hoja de datos en el C8051F350 pero parece ser más larga que el Corán y la Biblia de forma consecutiva, así que, dado que tiene un filtro antialias de aproximadamente 16 kHz que excluye prácticamente el ruido por encima de 25 kHz (digamos), estoy dispuesto (pero no demasiado emocionado) a suponer que está muestreando a 50 kHz; si es mucho menos que esto, resuelva los 100 ohm y 100nF y hacerlos más razonables.

Suponiendo que medirá los 14 microvoltios completos de ruido y que su entrada FSD es (digamos) de 2,5 voltios, puede hacer una estimación aproximada de la relación señal-ruido. La onda sinusoidal necesaria para generar un FSD de 2,5 Vp-p es de 0,88 V RMS.

Esto significa que su SNR es de 96 dB, pero está utilizando un dispositivo de 24 bits. 96dB es aproximadamente un ENOB de 16 bits (cálculo de cabeza aproximado)

Si desea acercarse a ENOB de 20 bits, tendrá que mejorar enormemente el circuito de interfaz.

Abordaré la "preocupación principal" directamente: ¿ debería usar un suministro de conmutación para alimentar instrumentos sensibles analógicos?

No.

Supongo que es de baja potencia, así que busque una batería LiPo de 2 celdas y vaya directamente a un regulador lineal (LDO) con soporte de condensador de filtro y ruido ultra bajo como el MIC5323 que indica en la hoja de datos muy bajo ( 20 uV rms) ondulación.

Si tiene mayor potencia y componentes menos sensibles, continúe y use un convertidor de conmutación CC-CC para esas áreas de su circuito.

Por supuesto, podría intentar realizar un filtrado y una prueba serios para perfeccionar la salida y la calidad de su suministro de conmutación.

Sin embargo, es mucho más fácil usar un suministro de regulador lineal especialmente para el circuito relacionado con ADC, y mantener los bucles de alimentación y tierra del regulador dedicados solo para esta área, y conectar la tierra del LDO a la tierra del sistema en otro lugar, tal vez incluso desacoplado con perlas de ferrita y todo eso.

Sugeriría un enfoque ligeramente 'radical'... Conecte su puente directamente a su batería, y luego conecte la ENTRADA Vref de su ADC directamente a la batería también.

Antes de descartar esta idea, piénsalo un poco. La salida de su puente es radiométrica; en otras palabras, es proporcional a su voltaje de suministro. El resultado convertido de su ADC también es proporcional al Vref que le da, pero inversamente.

Entonces, por un lado, un voltaje más alto en el puente producirá una señal de salida más grande, pero un Vref más grande en el ADC lo contrarrestará al producir un resultado más pequeño.

He usado esta idea varias veces en aplicaciones de celdas de carga y galgas extensométricas con gran éxito.