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Design and qualification of measuring amplifiers and ADC for pH and redox electrodes

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100prznt/Opc.AnalogFrontend

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R&D AnalogFrontend

Dieses Repository dient als Sammler für alle Notizen, Dokumentationen, Ergebnisse welche wärend der Entwicklung und Qualifikation analoger Messverstärker mit D/A-Wandler erstellt werden. Eingesetzt werden soll dieses analoge Frontend zum Anschluss von pH, Redox (ORP) u.Ä. Messelektroden.

Design

Blockschaltbild vom analogen Frontend

Anforderungen

  • Eingangsimpedanz: > 5 GOhm
  • Eingangsspannungsbereich: xxx

Erste Entwürfe

Analog Frontend Evaluation Board v01.0

AFEEB v01.0 PCB TOP

Analog Frontend Evaluation Board v02.0-b

AFEEB v02.0 PCB TOP AFEEB v02.0 PCB BOT

Die Version 2 greift Ideen der von TI veröffentlichten Circuit Notes auf:

  • Guard Treiber und entsprechendes Layout
  • Analoge Temperaturmessung auf PCB über selben ADC
  • Entkoppelte Referenzspannungsversorgung

Bauelementeauswahl

Operationsverstärker

Um die geforderte Eingangsimpedanz (GOhm Bereich) zu erreichen kann vor dem ADC ein Operationsverstärker vorgesehen werden.

  • AD8603 (Precision Micropower, Low Noise CMOS, Rail-to-Rail Input/Output Operational Amplifiers)

Analogdigitalwandler

Digitalisierung und ggf. Vorverstärkung (PGA) des analogen Signals.

  • ADS1115 (Ultra-Small, Low-Power, I2C-Compatible, 860-SPS, 16-Bit ADCs with Internal Reference, Oscillator, and Programmable Comparator)
  • MCP3427 (16-Bit, Multi-Channel ΔΣ Analog-to-Digital Converter with I2C™ Interface and On-Board Reference)

Isolator

Galavanische Trennung von Messverstärker und -elektrode um Interferenzen zwischen verschiedenen Elektroden zu vermeiden.

  • ADUM5401 (Quad-Channel, 2.5 kV Isolators with Integrated DC-to-DC Converter) (EUR 12,00) NICHT FÜR I2C!

Diskreter Aufbau (DC/DC + Isolator)

DC/DC

  • R1SE-0505 (EUR 3,00)
  • ADUM5010 (EUR 3,00)

Isolator

  • SI8600 (EUR 3,00)
  • ADUM1250 (EUR 5,00)

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