[参考译文] INA228：总线电压测量中的周期性误差

您好、Tom、

看起来像一个混叠误差。 请指定总线电压变化的变化率。

就像信号被100Hz 谐波叠加时一样：当您以101Hz 采样率对信号进行采样时、您将看到1Hz 的混叠伪影。 以200Hz 的采样率对其进行采样、混叠效应消失了。 采样率和总线电压变化率可能会产生类似的影响。

另一个原因可能是电路需要一些时间在数字电位计改变后保持稳定。

Kai

您好 Kai -

通常、电源功耗相当低且稳定。  µs、在电流显著增加至少35 μ A 的情况下、偶尔会发生动态负载。  我们的目的是让 INA228在动态负载变化期间检测 Vmin (最小电源电压值)。  因此、我们希望能够以最快的转换时间检测到这种差异。

但是、在上述情况下、我们不会引入这类动态负载。  SOC 处于空闲状态、消耗的功率极低。  在测量期间、总线电压不会动态变化、但我们看到了误差。  

在上面显示的数据中、测量是手动进行的。  换句话说、数字电位计被修整为下一个值。  然后测量 INA228 (与 DMM 一起)。  因此、数字电位计变化和测量之间实际上有几秒钟的时间。

谢谢、

Tom

您好、Tom、

请观看有关电源抑制错误的视频 ：https://training.ti.com/ti-precision-labs-current-sense-amplifiers-power-supply-rejection-error

此外、INA228具有 Δ-Σ ADC、因此增加转换时间本质上类似于增加更多平均值。 因此、当您增加转换时间时、您不会看到太多纹波。

此致、

Mitch

您好 Mitch -  

关于电源抑制误差、我将尝试更好地了解 这与我的问题有何关系。  

我们有一个完全独立的线性稳压器电源、为 INA228提供3.3V 电源。  该电源与我们使用 INA228测量的 SOC 的电源分离。  例如、在本例中、我们为 SOC 提供了0.8V 标称开关电源 、我们使用 INA228进行测量、INA228本身由单独的3.3V 线性稳压器供电。  也许，我有误解？

增加转换时间可以对变化求平均值。  但是、我不清楚为什么随着数字修整电位计的增量调整、这会有效地增加我们的电压(数字电位计底部等于0.7V、数字电位计顶部为0.9V)、为什么我们会看到电压测量中的这种周期性变化。  这种变化是可重复的(即我将手动将电压从1个修整电位计设置更改为下一个、并复制上面显示的图表)。  

当我在示波器上捕获纹波时、我会看到大约17mV 的纹波(峰峰值)。  但是、当我监控该17mV 纹波时、它不会在我将电压从0.7V 扫描到0.9V 时发生显著变化。  因此、我不会看到实际纹波是电压的函数、也不会看到它在幅度上具有一定的周期性。

谢谢、

Tom

嗨、Tom、

抱歉、我错误地理解了原来的问题、即您将电源更改为 INA228、而不是使用 INA228测量的电源...

在这种情况下、我有几个后续问题：

1. 您能否发送 INA228周围电路的原理图？
2. 您显示的图/图像上的时间刻度是多少？
3. 您能否发送您提到的纹波示波器截图？
4. 输入引脚上是否有电容器？
   1. 如果不是、您可以尝试使用0.1µF μ F 电容器吗？

此致、

Mitch

您好 Mitch -

1. 您能否发送 INA228周围电路的原理图？
   1. TOM： 我连接了 INA228电路。  请 0.1µF、这是测量电源、因此有很多本地去耦(μ F)电容器以及大容量电容。  请注意、INA228 使用 VBUS 网、因为我们仅测量总线电压。
2. 您显示的图/图像上的时间刻度是多少？
   1. Tom： 我认为时间范围不是真的。  每个点都是手动操作、即通过电路内数字电位计设置电压、然后手动进行测量(通过 INA228读取、或通过 DMM 或通过示波器)。  或多或少、我只是填写了单个测量表。
3. 您能否发送您提到的纹波示波器截图？
   1. TOM： 已连接-这是一个示波器示例。  请注意、我已将示波器的带宽限制为20MHz、以滤除高频噪声。
   2. 我捕获了数字电位器范围中每个点的纹波、测量结果相当一致、与我在原始消息中显示的图表中的变化无关。
4. 输入引脚上是否有电容器？
   1. 如果不是、您可以尝试使用0.1µF μ F 电容器吗？
      1. Tom：如上所述、我们不使用 IN+和 IN-引脚、而是使用 VBUS 引脚。  但在 VBUS 测量点附近、这个网络上有很多0.1µF μ F 电容器。

您好、Tom、

我不会将分流输入悬空。 我要将 IN+和 IN-都连接到 INA228的 GND 引脚。

我会在 VBUS 引脚上插入一个低通滤波器来消除 HF 噪声。

Kai

您好 Kai -

如上图所示、我的电路中的分流输入接地。

Tom

嗨、Tom、

感谢您发送该信息。 我看不到原理图有什么问题…  我看到您已将平均值设置为512、当您使用较长的转换时间和较低的平均值时、是否仍会发生纹波？

此致、

Mitch

[引用 userid="426278" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1189927/ina228-periodic-error-in-bus-voltage-measurement/4486770 #4486770"]如上图所示，我的电路中的分流输入端接地。

您好 Mitch -

根据我所能知、当平均值下降但转换时间相同时、您确实会看到变化。  例如、请参阅紫色迹线、其中转换时间为512、但平均值为1。

当我在 CT=512、Avg=1时重复运行此场景时、结果在一个合理的范围内反弹。  考虑到我们没有使用平均值、我会期望这一点。  

我 µs、这种区别以及仍然无法解释的原因是、如果转换时间为50 μ s、即使平均为512、变化中也会存在可重复周期。  如果我只是捕获随机噪声、我会假设它没有与 DMM 测量值相关的可重复周期模式和更长的转换时间。 我猜它是 ADC 的函数。  

谢谢、

Tom

您好、Tom、

由于误差随 VBUS 引脚上的输入信号而变化、因此它肯定与输入信号本身有关。 正如您说的、您必须将示波器带宽限制为20MHz 以滤除 HF 噪声-同时请记住、INA228的 ADC 容易受到接近采样率及其谐波的 HF 噪声的影响-我认为您看到的是混叠伪影。 请参阅数据表的第8.1.4节。

由于 ADC 输出上的抽取滤波器无法防止混叠、因此针对混叠的最佳补救方法是无源输入滤波。 因此、我会直接在 VBUS 引脚上添加一个低通滤波器。 选择100R 滤波器电阻将使误差与 VBUS 引脚的1M 输入电阻相结合、保持在0.01%以下。 而且、由于 VBUS 引脚上的低通滤波器必须是共模(而不是8.1.4节中建议的 IN+和 IN-输入上的差分输入低通滤波)、因此必须将低通滤波器电容器从 VBUS 引脚连接到信号接地。 由于您打算捕获 μ 35µs 事件、低通滤波器的时间常数应为 arround μ 1µs？ 3 Tau 将为3µs μ s、这小于35µs μ s 的10%。 在这种情况下、10nF 电容器可以实现。 这将为您提供160kHz 的低通滤波转角频率、这将显著改善混叠问题。

Kai

 

通过向100R 电阻器串联一个22µH μ H 电感、您甚至可以使低通滤波器陡峭：

22µH 低寄生绕组电容的22µH μ H 电感、或者换句话说、选择具有高自谐振频率的 μ H 电感。 或串联安装两个10µH μ H 电感。

Kai