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[参考译文] ADS8515:测量模拟信号变化时发生过冲、高于内部基准时输出数据复位

Guru**** 2382840 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS8515
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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1475880/ads8515-overshoots-when-measuring-analog-signal-change-and-output-data-resets-when-going-above-internal-reference

器件型号:ADS8515

工具与软件:

大家好!  

我们使用 ADS8515来测量来自热电偶放大器(AD8495)的温度信号、  ADS8515的输出总线由微控制器(PIC18F45K42)读取、数据通过 UART (9600波特)流式传输到计算机。  应用是定制管式炉。  我们选择这款 ADC 的原因是其输入电压范围为+/- 10V。

热电偶由 Analog Devices AD8495放大:

AD8495将输出高于900oC 的5V 电压、因此需要宽电压输入 ADC。  

ADC 电路:

其布局:

我们进行4次连续测量、测量间隔为12us。  然后将平均值发送到计算机。  然后我们暂停半秒、然后再进行另外4次连续测量。   

第一个问题是过冲。  在示波器上测量 AD8495的输出时,即使在加热元件打开时,我们也不会看到太多噪声。  但是、在加热器开启大约20秒后、ADS8515将输出温度读数的跳跃、然后稳定下来。  我们决定仅使用手指作为加热源、以避免加热元件可能产生的噪音、但我们遇到同样的问题:

最初、信号符合预期。  用手指固定热电偶。 强跳向上、超出预期最大值。  将手指放在热电偶上、温度下降几度并稳定下来。  从热电偶释放手指时、温度上会出现另一个似乎不正确的尖峰。   

第二个问题是输入端高于5V、ADC 从读数~16151下降到0。  我们期望使用二进制补码产生另5V 范围(高达~32767)。

也许这些问题是相关的?  我提到这两个问题。  如果测量结果不正确、我们至少要说明 ADC 报告测量值不正确且不稳定的原因。  我们已经对 AD8495的输出尝试了 RC 滤波器、但没有改善。  信号看起来没有噪声。  ADC 在没有温度变化的情况下输出良好的偶数线。  一旦发生变化、它就会变得不稳定。  使用示波器、我们没有看到 AD8495在热电偶加热时出现任何异常行为。

感谢你的帮助。   

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    以下是运行管式炉时发生的情况:

    浅绿色线表示所需的斜坡速率、深绿色线表示温度读数。  x 轴以秒为单位。   加热元件按预期打开。  温度看起来不错。  PID 回路关闭加热元件和温度读数尖峰、并启动奇数模式。  我在 AD8495到 ADS8515的放大读数中看不到任何内容。 但这并不意味着那里没有什么东西。   

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    您好、Nicholas:

    欢迎来到我们的 e2e 论坛!  奇怪的问题,你在这里-不确定从我的头的顶部它可能是什么。  您能否提供/CS、R/C 和 BUSY (一次捕获)的示波器快照?  您能否进一步介绍一下 ADC 和运算放大器的原理图?  您在采样时刻是否在 ADC 输入中看到任何尖峰(请参阅图22 -就在"转换"时间之前/之后)?   

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    这是一个逻辑分析仪、但我可以从示波器上获取屏幕截图。  读取仅拓宽 PIC 上的引脚、就像读取两个8位端口时那样。  我还尝试了将/CS 保持为高电平并仅下降以进行测量、但问题仍然存在。  

     

    e2e.ti.com/.../TubeFurnace_5F00_3.0.pdf

    希望您能够看到、这是完整的原理图。  请注意、它表示所有4个电容器均为0.1uF。  这是一个拼写错误。  我将使用数据表中显示的建议0.1、10和2.2。  我也仅使用了其中一款 ADS8515芯片。  我们最初想测量两个温度、但现在只加载了一个槽。  

    这是一个2层板、顶层是5V 覆铜、底层是接地覆铜。   

    我今天尝试过的内容:

    1.我一直在使用固态继电器打开加热元件的电源。  它是单极 SSR。  我尝试了使用双极开关。  没有什么不同。

    2. 有损耗的铁氧体环形线圈。  已尝试将热电偶导线和电源输入导线缠绕在一起的几种不同版本。  没有变化。  

    3. 切断到 ADS8515的走线、然后用一个截止频率为34Hz 的 RC 滤波器进行拼接。  没有变化。  

     所有组合中 AD8495至 ADS8515引线上的2.2uF、0.1uF 和47uF 陶瓷电容器。  只要是我的手指向热电偶加热、2.2 μ F 电容器就可以正常工作。  使用加热元件后、输出就会变得不稳定。   

    我打算明天再试几个筛选的想法。  可以获得一些适当的信号示波器截图。   

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    您好、Nicholas:

    您假设您有两层 PCB -是否有两层布线层加上接地和电源(共四层)?  假设红色迹线位于顶层、我不知道引脚27和28如何连接到5V 网络。  您能证实这一点吗?

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    您好、Tom、  

    很抱歉这么晚才回复。  红色表示顶部正确、蓝色表示底部正确。  引脚27和28连接到5V 网络。  我已部分修复了问题。  我使用的是 pic (18F45K42)的端口 A 和 D。  我正在使用内部振荡器、但是将在引脚 A6和 A7上复用的外部振荡器保持启用状态。  当我将它关闭时、它解决了我看到的奇数尖峰。   

    很遗憾、我遇到了一个新问题。  通常 约为40分钟、ADS8515会停止测量。  

    上述2张图是 ADC 在两种不同情况下将数据降至非常低的水平、而不应降至如此。  请注意、下图显示在90oC 左右出现奇数尖峰、即我拆下热电偶以使用 Fluke 仪表检查其读数(与此问题无关)。  我在故障后测量了 ADC 的输入信号、该信号远高于 ADC 报告的数字转换。  我检查了/CS、R/C 的 PICS 控制和繁忙线路、它们看起来像预期的那样、并符合 ADS8515的时序要求。

    接下来、我将尝试记录此崩溃事件期间的功率级别。  如果您有任何想法、我将不胜感激。  一定会刮伤我的脑袋。  TI 器件通常都能正常工作。  我需要此 ADC 的宽电压范围、但真的不想切换到 SPI 选项。  需要更改的代码太多。   

    谢谢!

    Nick

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    实际上、ADS8515可以正常运行。  我正在记录 AD8495 (热电偶放大器)的输入、并在电源提供恒定输入电压的情况下、AD8495的输出在~20分钟后下降。  我将对 AD8495的输入滤波器进行一些更改并报告给大家。  

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    很高兴听到您取得了一些进展。  让我们知道您还能找到什么。

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    Tom 和找到此线程的任何其他人。  我已经解决了所有问题。   

    对于我的第一篇奇异读数的主要问题、这是由配置位(Microchip PIC)中的高速外部(HS)振荡器打开引起的。  即使我仅使用内部振荡器、但在从 ADS8515并行数据输出的这两个引脚进行读取时、这也会导致问题。  仅在配置位中关闭 HS 选项即可解决该问题。

    对于输出下降到接近零0的问题,这是我的一个骨头错误。  我没有将建议的1M 电阻连接到 AD8495的热电偶上。  它需要将高阻抗连接到输出的接地、会出现意外行为。  在 CAD 中,电线在那里。 我只是错过了它、由于布线很短并且位于通孔组件之间、我没看到它缺失。  绝对是一个野鹅追逐哈哈.   

    我还将说明此 ADC 的内部配置。  建议未来用户密切关注数据表第一页的图像。  在不将 ADC 的输入驱动为低电平时、ADC 内部输入约为0.319V (进行测量时产生非零结果)。  我不知道为什么是设计原因、但内部基准 是通过25.67k 电阻与接地的2k 电阻串联到 ADC 转换器的输入。  (2 / 25.67 x 4.096 = 0.319V)。  我建议任何使用此芯片通过运算放大器电压跟随器驱动输入的人、或以任何方式使用运算放大器、只要低输出阻抗源驱动 ADC 的输入引脚即可。  通常对于 ADC 建议这样做、但我想说对于 ADS8515、这是实现全范围的关键要求、并且无需编写过多的代码来补偿此输入偏移误差。   

    感谢大家的观看。  这是一个相当漫长的旅程。