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[参考译文] TMS320F280049C:ADC S/H 运行期间的信号下降

Guru**** 1144270 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2317, TINA-TI
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/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/972047/tms320f280049c-signal-drops-during-adc-s-h-operation

器件型号:TMS320F280049C
主题中讨论的其他器件:OPA2317TINA-TI

您好!

我有2个信号(Iin_sense 和 Vin_sense)、它们具有驱动 ADC 的完全相同的模拟电路。 但是、在 S/H 运行期间、Vin_sense 电压会显著下降、就好像消耗了大电流、而 Iin_sense 看起来非常好。 我可以想象的唯一不同是硬件方面 使用的不同 ADC 输入。  A2/B6 (PIN9)用于 Vin_sense、而 C0 (PIN12)用于 Iin_sense。 下面是 Vin_sense 信号的原理图和捕获的波形。 从波形中可以看出、S/H 运行期间的压降约为160mV。 在 ADC 数据寄存器上、我测量的电压比预期的电压高65mV。 我已将 ACQPS 设置为31、并将 ADC 时钟设置为100MHz。 我的所有其他模拟信号也都很好。 导致问题的仅是 Vin_sense 信号。

能否有人能提供一些见解? 谢谢你。

此致、

Muhammad Nouman Sadiq    

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    您好、Muhammad、

    我不认为文章中包含了原理图。  您用什么来驱动 ADC? 该电路的源阻抗/电容和带宽是多少?  如果您使用以下应用中的方法仿真电路、示波器捕获与预期结果的比较情况如何。 注?: https://www.ti.com/lit/an/spract6/spract6.pdf

    您还可以  使用器件 TRM 部分"选择采集窗口持续时间"中的公式、对所选的 S+H 持续时间与 ADC 驱动输入上的 R 和 C (但不是运算放大器驱动带宽)进行完整性检查。

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    您好 Devin、

    我已附上原理图。

    真正让我吃惊的是、在 S/H 期间、Iin_sense 的电压不会下降、而 Vin_sense 的电压会显著下降 尽管驱动它们的模拟电路完全相同?e2e.ti.com/.../InputSensors_2D00_InputSensors.pdf

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    您好、Muhammad、

    我无法解释一 个输入出现压降和另一个无压降的差异;我希望这两个输入都出现非常显著的压降、因为 ADC 输入引脚上没有太大的电容。  这些输入之间的唯一区别是多路复用 PGA 功能(PGA 输入与 PGA 输出滤波器)、但在 任何情况下、我都不会期望启用 PGA。  

    无论采用哪种方法、我想您都将遇到一些使用该电路驱动 ADC 的问题。 OPA2317的带宽为300kHz、但您需要更高的带宽才能在320ns 内将 ADC 输入稳定至>12位。  例如、使用模拟工程师计算器(https://www.ti.com/tool/ANALOGUE-ENGINEER-CALC)、 300kHz 运算放大器12位的预期稳定时间约为10us、比您可以配置(或可能需要配置)更长:

    要在320ns 内驱动输入、您需要查看带宽接近11MHz 的驱动级运算放大器:

    另请注意、建议的驱动级 ADC 引脚电容为~240pF。  这比内部 ADC S+H 电容器大20倍。  这可确保当 ADC 通过关闭 S+H 开关进行采样时、内部 S+H 电容器的反冲大约 小于 ADC 满量程范围的5%。  这可以防止 ADC 输入引脚上的大瞬变、通过强制运算放大器进行转换而不是以指数方式使小信号趋稳、从而进一步降低趋稳速度。  

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    您好 Devin、

    非常感谢。 这非常有帮助。  

    我想我已经弄清楚了为什么 Iin_sense 电压不会下降。 我还有一些其他信号、它们也是在循环配置中捕获的。 似乎是 S/H 内部电容已从上次转换中预充电。  

    如果我禁用其他转换并仅为 Iin_sense 执行 S/H、我也会在该信号中获得压降。  

    我有另外一个问题、运算放大器之后和 ADC 之前的 RC 滤波器是否真的很有必要? 我在一些 TI 文档中看到过运算放大器直接与 ADC 相连。   

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    您好、Muhammad、

    好的、有道理。

    您可以使用运算放大器直接驱动 ADC、但由于上述原因、这通常不是最佳做法。  向 ADC 输入添加一些电容还有助于避免 ADC 反冲导致下游比较器误跳闸。

    无论采用哪种方式、我都强烈建议您 使用 应用程序中提供的 TINA-TI 模型。 请注意、我在我的初始答复中链接了、至少对 信号调节电路的 ADC 驱动级进行仿真。   您可以  通过这种方法直接测量趋稳性能和反冲幅度。  然后、您可以尝试向电路中添加 R-C 等操作、并查看对趋稳和反冲的影响。