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[参考译文] EK-TM4C123GXL：ADC 产生噪声时出现硬件问题？

admin
Guru**** 2333840 points
Other Parts Discussed in Thread: ENERGIA
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/601521/ek-tm4c123gxl-hardware-problem-with-adc-generating-noise

器件型号：EK-TM4C123GXL
主题中讨论的其他器件：Energia

非营利组织 I Work for (Smoky Mountain Scientific、smokymtsci.com)开发和销售用于科学教育的低成本开源工具。  我们的一款仪器整合了 Tiva-C Launchpad、该 Launchpad 可输出 PWM 电压并测量电化学反应中传递的电压和电流。  我最近从 Mouser 购买了100个 Tiva Launchpad、并且在大约四分之一的电路板上遇到了模拟读取通道中的噪声问题。  几年来、我们一直在构建和销售这些仪器、并且从未遇到过这种问题。   为了测试电路板、我通过一个简单的低通滤波器(一个电阻器和一个电容器)发送一个 PWM 信号、然后读取两个通道(A11和 A8)上的输出。  随附的图显示了用户界面上显示的良好(文件 Board46)和不良(文件 Board37)板的输出示例。  我将设备放在接地垫上、然后将 USB 连接器插入计算机以刷写微控制器并进行测试。  我已在43oh 网站(forum.43oh.com/.../ )上发布了有关此内容的说明、并已就此与 Mouser 联系。  Mouser 说、我需要将问题提交到 e2e 论坛、然后他们才能执行任何操作。  有什么建议吗？
谢谢、

插孔

的工具

 

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    计数中的误差是多少？

    Robert
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    TI__Guru**** 2333840 points
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    查看 COM37图、可以看到 y 轴上的噪声为~ 50mV。 测量值和报告值之间存在三倍的转换(考虑到最终电路中的放大)、因此 ADC 上的噪声将为~17mV。 因此，0.017*4095/3.3 ~ 21计数。 这可能看起来并不像一个整体、但我要对64个测量求平均值以得到每个点。 因此、每次测量中的噪声都很大。
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    TI__Guru**** 2333840 points
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    插孔、

    "非营利"的说法是值得尊敬的、从您的描述中、项目看起来相当有趣！

    但是、他们发布这些条款的原因是...

    此处提供文档链接： www.ti.com/.../sszz027m.pdf

    这里的实际建议虽然不是很好、但却是为了这个目的设计一个电路板、同时要注意适当的模拟信号。

    此致

    布鲁诺

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    Dang、我不知道这一点。
    虽然我想将这个项目迁移到没有开发板的地方、但我被培训为一名化学家、我不具备开发独立开发板所需的知识和经验。 如果阅读此主题的人愿意指导我完成开发工作、可以在夏季的 WCU DOT EDU 处与我联系。
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    TI__Guru**** 2333840 points
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    [引述 USER="Jack Summers11"> ADC 上的噪声为~17mV。 因此，0.017*4095/3.3 ~ 21计数。 这可能看起来并不像一个整体、[/引述]

    21个计数并不多。 需要注意的两点

    超出范围的第一个总误差

    [引用 user="数据表"]

    ET 整个输入范围 内的总体未调整误差±30.0 LSB[/报价]

    噪声的第二个示例、单端

    [引用 user="数据表"]

    SNR 信噪比、单端输入、60dB  

    [/报价]

    即使是典型的噪声系数也只有65db (~10.5bits)。 差分输入的典型值高达72dB (~11.7位)

    那么您必须考虑您的基准是否稳定。

    Robert

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    插孔、
    作为一名化学家、您已经展示了一些有关信号分析的知识！
    不要太绝望了，我被教育为机械工程师(在那种程度之后，妻子认为如果一辆现代汽车突然停在路肩上，你就能修理它)... 然而、我在这里谈论(合理地说是正确的) EE 至关重要。
    能够从头开始设计具有适当质量的原理图/电路、这一年不会比过去少。 但是、非常 Launchpad 手册中包含了所有原理图、甚至电路板布局(我认为后者可在某个位置下载)。 它们是在 Eagle 中构建的(那里有很多设计软件...)
    此致
    布鲁诺

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    也许您已经提出了一个"关键"线索-到目前为止-坐着/踢脚(路边)  [显然正在等待 M.E. Bruno]  是否有伤口和被遗弃？

    [引用用户="Jack Summers11"]... 有噪音的问题... 对于大约1/4的电路板 ... 构建 /销售这些产品已有几年-从未出现过此问题！[/引述]

    那么-"有哪些变化"-在(您的)端或此供应商的端？   目前、我们必须接受您的报告为"真实且恰当地反映现实"、但这证明了(并非总是)情况...

    这些问题源自"关键线索："

    • 您如何确定这一"问题"过去未以类似频率发生？    (例如、您的"过去"测试(真的)是否能够检测到此类问题并发出警报？)
    • 您的最终有哪些变化？    输入模拟电路、测试协议、添加或更改的产品软件、测试设置、电路板处理(在生产/测试协议的所有场所)
    • 供应商的电路板端有哪些变化？   理想情况下、即使是"非营利"、也应维护一系列"金板"(原始板-通过所有测试-然后安全地放置在"隔离区"中、以便(稍后)与"发生故障或出现问题"的板进行"比较"。
    • 您是否应该拥有自己的"优秀"电路板-您是否应该严格地进行 A-B 测试/检查/比较/对比这些电路板-这是失败的？
    • 同样、您也无法将"好"的供应商板(如上所示)与那些有"问题"的供应商板进行比较？
    • 您的"测试设置"是否在过去的"成功"日期和今天的"问题"之间继续保持不变？   您的 R-C (LPF)的"C"值是否已降级-更改了值？
    • 除了您(提及)的 R-C (LPF)之外、这里的所有内容都是、对于您(独特)的处理电子产品(将信号传递给供应商的 LPAD)的"暗"程度。   我是否可以建议供应商的电路板比您的电路板更不可能"偏离"？   (由于供应商生产的数量和控制措施-您的立场"未知"。)

    应简单快捷地-一次一个-将板"插入-退出"和"锁定问题"切换为：

    • 您独特的电路板 (最有可能)
    • 供应商电路板 (不太可能)
    • 您和供应商的电路板 (极不可能)

    确定问题的"来源"是作业1。   确定后-可能会开始纠正措施。    (BTW - Mouser 如何"将您分流到这里"进行救援。    在 "订购"我们的时间/努力之前、他们至少不应该向 Robert、Bruno 和我"提供晚餐"？)

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    还有一个注意事项(我现在不能"编辑"上述帖子)-您的问题是否可能反映您附近的射频信号"越来越强"的"现实"？ 手机、平板电脑、物联网(甚至更强大的本地无线电或电视台)可能会引起此类噪声！

    同样、正确的 A-B 测试的价值将最好地在您问题的"现实"上展现出出色的表现...

    还有...我之前遗漏的另一个(明显)项目："反向连接到端口37和46的电路板-即使端口之间的差异也必须保持、"可疑"。

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    感谢 Robert 的讲解。  我不确定我是否遵循您的说法。  总误差必须同时包括系统误差和随机误差、系统误差不会导致图中所示的问题。  不确定单端噪声是什么意思。  我不使用外部基准、并假设 launchpad 中的内部基准应该类似。    

    尽管如此，你还是把我推向了一个可能有利可图的方向。  为了检查 ADC 上的噪声、我使用了一个带有两个20kOhm 电阻器的分压器、将一端插入 VCC、另一端插入 GND、并从分压器中心测试了 A8和 A11。  我修改了 Energia sketch 以每隔几 ms 读取两个 ADC 并输出到串行端口。 几秒钟后、我停止了滚动文本并将值复制到 Excel 中。  我使用 Excel 来确定数据的平均值和标准偏差。  令我惊讶的是、我测试过的所有电路板(无论是性能良好的电路板还是性能不理想的电路板)都提供了数据、其标准偏差为~13计数。     因此、我推测问题不在于 ADC。  

    我将测试电路改回低通滤波器、并测试了改变 PWM 时钟速度和读数间延迟的影响。  到目前为止、我还没有找到区分这两组电路板的因素。  

    为了使问题更加复杂、一些最初测试为"坏"的电路板现在显示了所需的行为(也许是第一次软件未正确加载？)。  

    我不知道发生了什么。  我将继续测试并告诉您我发现的内容。

    再次感谢。

    插孔

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    TI__Guru**** 2333840 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    您好 CB1_MOBLE。 我在发货前测试仪器的每一份副本。 测试协议涉及在电极引线上连接一个测试电阻器、在电阻器上斜升电压并观察生成的 I 与 V 图。 我每次都拍摄一张屏幕截图、并通过电子邮件发送给客户。 像您一样、我最初怀疑电路板有问题。 经过相当多的测试、我移除了电路板并使用无源低通滤波器电路测试了 Launchpad。 由于在没有电路板的情况下问题仍然存在、我的结论是问题出在 launchpad ADC 上。 随后的测试对此表示怀疑。 希望进一步的测试能够使您更加清楚。
    关于您的几点：
    "同样、您不能将"好"的供应商电路板与具有"问题？"的供应商电路板进行比较、就像上面列出的那样。 这正是我要做的事情。
    "您的 R-C (LPF)的"C"值是否已降级-更改了值？"。 这似乎不太可能。 对于"坏"电路板、电容器必须有选择性地失败、而对于"好"电路板、则不会失败。 此外、原始测试是针对我们制造的电路板进行的。
    "。。 此处所述的所有内容都是"黑暗中"的、即您的(独特的)处理电子产品将信号传递给供应商的 LPAD 的程度。 ”我说过，这是开源的东西。 请在 此处查看硬件说明：publiclab.org/.../new-wheestat-hardware。 如果您愿意、我将提供 eagle.文件。

    插孔
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    TI__Guru**** 2333840 points
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    [引述 USER="Jack Summers11"]...TEST protocol sue injing a test capaciter across the tote Leads

    这种方法"在电极引线上连接测试电阻器"本身可能会导致或导致您的问题？    是附件的连接：安全、保证低电感和电阻、氧化/无污染且可随时间(以及设置之间)重复。    (注意： 在这种"连接"上氧化的累积可预测地引入 了"随机和不必要 的测量变化"。)  我的公司经常拜访"时间不足" 的公司 、而"时间不足"的理由不是"原始、稳健和风格化的互连"、这种情况经常会导致条件-(正如您所报告的那样)。

    除此之外、 还存在随机运行或连接的新/添加的电池、平板电脑、物联网设备、所有这些都有可能"增加噪声"。   (未处理-至此...)

    与往常一样-您的模拟前端必须努力使 MCU ADC 的输入阻抗最佳匹配-在您的情况  下-可能会受益于(甚至)更短的连接-以及通过"屏蔽"电缆布线的连接。

    您应该使用： "额外和过度警告" 可能最好能实现系统 、"小心减少"-这最好能确定最大系统缺陷/噪音透射点...

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    JACK 我提供的数据取自数据表、在设计调节电路时、您至少应该查看这些数据。 它们指定了在不同配置下、您可以从 A/D 中获得的最坏情况噪声。 我将其转换为有效位(相关性众所周知且易于查找)。 您应该将低于这些数字的噪声级别视为幸运、但不能依赖它。 这是与精度分开的问题。

    如果您没有单独的基准、那么您的基准就是模拟电源。 这在微控制器 A/D 上是相当常见的(比具有真正的基准更常见)。 您的噪声将始终取决于模拟电源噪声、但当将其用作基准电压时、噪声甚至会更高 此外、电源必须能够支持 A/D 的高频消耗、而不会引入更多噪声。 除了由于模拟电源不稳定而引入的噪声之外、您的精度还受到电源通常相对较低精度的限制。

    这会导致对20k 电阻器的警告、即源阻抗太高。

    Robert

    TI 有一些很好的参考资料。 如果您使用书架这一术语进行搜索、您应该会找到它们的链接。
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    插孔中、电容器在电路板生产中确实发生故障。 由于热冲击或高温、它们可能会在回流过程中发生故障。 由于机械应力、它们在脱毛过程中可能会失败。 它们可能会因 ESD 而在测试期间失败。

    更糟糕的是、这些可能是间歇性的。 我看到电容器在呼气时会出现噪声或间歇性变化行为。 我看到这些相同的电容器在去焊时脱落、因为不可见的应力断裂变得明显。 我还看到它们从这种损坏中爆炸。

    Robert
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    您可能值得向我们展示您的输入调节电路。

    Robert
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    Robert、

    回复：大写失败...  (我无法导入您的"报价"...)

    正是我(上一个)的观点-被我们的海报所拒绝-但"正如你报告的那样"-公司/我"通过"呼吸"改变了帽值并见证了它们"脱落"(当如此轻轻地探测时) 当"需要刺激"时-我们看到电解质的发射-并将其嵌入到我们(一次)原始落顶中...

    一厢情愿(一切都好)可能并不总是证明"准确思考..."

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    TI__Guru**** 2333840 points
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    我在此处引用 CB1时也有同样的问题。 我提到电容器爆炸的原因之一是、即使是意识到电解电容器会爆炸的人、有时也会惊讶地发现陶瓷电容器在正确的情况下也会爆炸。

    Robert
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    "注意短寿命发光电容器"

    你的标签让我发出了咯咯咯咯咯的声。 感谢 LEVITY。
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    TI__Guru**** 2333840 points
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    使它发出咯咯咯咯咯咯咯咯咯咯咯咯咯咯

    "最佳标签！"的候选项    

    和... 有趣的注意... 此类"发光(即可能吸烟)电容器"从... (鼓手舞大师)... (笑声) 烟雾缭绕的山！    (没有人能，“把这些东西都制作出来！”)

    (第二名获奖者：通过(温和)对海报的警告-通过 Robert 的、 "每一个男人知道的标签" -正如您刚才提供的-"可能会证明(有点)很多！")

    [编辑]  (真的)在第二名(另一名)标签通过时、是否可以考虑"印度捐助"？    我是否可以提名"发光电容器-甚至不起作用！"   (伴有持续存在的"白斑和撕裂污渍以及至少三个此类失效(但不同)的盖子...")

    注："印度捐助" 是一种习惯，它描述了(部分)最初 的裁决-以及(后来)裁决的撤销...   (经常-没有理由...)

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    您的感谢是温柔的人们。

    Robert