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ADS127L11可能会出现一些奇怪的行为。 我为 ADC 提供了一个可编程电压基准、它使用数字电位器和缓冲放大器来解决不同的扫描范围。
根据 ADS127L11数据表的典型应用部分、THS4551在 ADC 和信号之间接线、唯一的区别是、可以通过将反馈电阻器从1k 更改为10k 来设置放大10。
每当使用数字电位器降低基准电压时、即使使用万用表在 REFP 引脚上测量到较低的电压(REFN 处于 GND)、ADC 值也不会改变、较高的范围保持设置状态。 我已经测试了 FDA 之前和之后的所有电压、它们具有预期值。
当我使用跳线绕过 THS4551 FDA 时、ADC 工作正常。 如果基准电压减半、则输出值将翻倍。 我是否在操作上遗漏了一些东西？
提前感谢大家附录了原理图、到目前为止我已经测试了 ADC Unit1和 ADC Unit2、
此致、
David
您好、David、
欢迎来到 TI E2E 社区。
我在您的原理图上没有看到任何问题。 我假设您更改基准电压时、ADC 输入端的电压不变、在这种情况下、1/2基准电压应该会使输出读数翻倍。 建议将逻辑分析仪或示波器连接到 SPI 端口、以确认 ADC 的实际输出代码。 您需要捕获整个 SPI 帧以验证数据。
此外、由于未使用/DRDY 引脚且/CS 连接至低电平、因此需要在上电后发送 SPI 复位模式、以确保 SPI 端口正确复位。 在这种情况下、每个转换结果都将默认为24个 SCLK。
如果在连续转换模式下运行(START 引脚持续保持高电平)、则需要监控转换结果之间的 SDO/DRDY 引脚、以确保您正在读取下一个转换结果、否则只需读取之前的结果。
如果使用 START 引脚控制转换率、则在 START 上升沿之后、可以监控 SDO/DRDY 线路以进行从高电平到低电平的转换、或者简单地在计时输出之前延迟适当的时间(速度和 OSR 设置的延迟)。
如果您可以发送一个显示 START、SCLK、SDI 和 SDO/DRDY 的完整 SPI 帧、这将有助于确保通信正确。
此致、
Keith Nicholas
精密 ADC 应用
您好 Keith、
感谢您的友好和快速答复。
电压正确、但保持不变。 在我的第一篇文章中、我忘记提到另一个奇怪的事情是、即使我使用了高精度电阻器(0.1%)、FDA 的测量增益实际上不是10、而是大约9。 此外、随着基准电压从最高(4.096V)降低、接收到的24位整数的噪声会显著增加。
关于与 ADC 的通信、我认为我使用一种相当非常规的方法、因为它连接到 Raspberry Pi。 正常的 SPI 库太慢、无法在400kSps 下读取24位数据、而为 DRdy 信号使用中断会在大约120kHz 的频率下达到最大值。 使用直接存储器访问解决方案可能实现这一点、但我选择了另一种方法、因为我认为这更容易。
在测量开始时、我将 START 引脚拉至高电平、然后在短暂超时之后(以确保生成新数据、但这不是必需的)、我通过向 RPi FIFO 发送零并读取 SDO 信号开始连续读取(因此施加每8位有间隙的连续 SlCK 信号)。 由于 SPI 速率设置为高于 ADC 的字节生成、因此我将获得重复的测量值、在稍后的数据评估中会考虑这一点。 丢失数据的上限约为每个工厂5个、这对我的应用来说很好。 三个通道的同步是通过依次读取不同的 SPI 通道来完成的、这也足够了。
示波器图像显示了读取的此类数据、遗憾的是、我目前只在该分辨率中有此类数据。 在橙色 SlCK 中、以蓝色 SDI 和紫色 SDO (START 在1ms 之前设置为高电平)。 如果需要高分辨率、我可以尝试组织一个更好的范围。 我将多路复用器配置为 MUX_OFFSET_TEST、读取值为 ffffd1。
在之前的测试中、我遇到了帧同步问题、尤其是在读取数据后写入寄存器时(我总是通过之后读取寄存器来验证更改)。 我按照您的建议用重置帧解决了此问题。 从我的角度来看、不同步的测量字节很难错过、因为我总是读取数十万个值、并且移动字节将导致完全任意计算的电压。
祝您一切顺利、
David
您好、David、
代码噪声将随着基准电压的降低而上升。 输入电压噪声保持不变、但代码变化会增加。 例如、如果噪声为100uVpp、每次代码更改表示1uV、则会看到100处代码更改。 如果现在将基准电压降低1/2、那么每个代码现在表示5uV、因此对于相同的100uVpp 输入噪声、代码将更改200。
FDA 具有相对较低的输入阻抗。 例如、如果您使用1000欧姆的反馈值和100欧姆的输入值来获得10的增益 Rf/Rg、则输入连接的任何源电阻都将降低总体增益。 在本例中、10欧姆的源电阻将产生9的总增益、1000/(100+10)=9.09。
O.K.、明白您考虑的是重复数据、在这种情况下、可以忽略 DRDY。 如果您以比输出数据速率更快的速率读取数据(默认值为400ksps)、有时会收到重复的读数、但您应该在进行额外的读取后始终获得正确的输入值。 上面的示波器图像显示的输入值接近零、略微为负。 如果使用4.096V 基准值和1倍的标准输入范围(上电复位后的所有默认值)、则上述示波器捕获的输入电压电平约为-22.95uV。
为了进行调试、请使用示波器捕获具有非零直流输入电平和4.096V Vref 的 SCLK/SDO、然后重复此操作、Vref 等于2.048V。 如果我们看到 ADC 的输出代码大致正确、那么您便知道转换数据的代码中存在问题。
此外、由于您使用的基准电压最大为4.096V、因此需要将 CONFIG1寄存器中的 REF_RNG 位设置为1。 ADS127L11在上电时默认为低范围。
此致、
Keith
尊敬的 Keith：
感谢您的解释。 如果我正确理解、较低电压基准的优势在于、它的内部 ADC 噪声绝对较低？ 当然、通过降低电压基准来"放大"外部噪声。
我获取了不同电压基准(左侧为4V、右侧为2V；输入为100mV)下的 ADC 读数。
4V 时的读数为0x1c4071、2V 时的读数为0x1e5665。 据我所见、通信正常、但我想我找到了导致读数错误的原因、这也会导致增益系数为9 (由于我使用的是实验室电压源、因此与我的1k/10k 增益级相比、源电阻应该可以忽略不计)。
我犯了使用万用表测量 FDA 前后电压的错误。 如果您使用范围来测量它、整个图片会发生变化。 显然、FDA 会在0V 至5V 之间振荡、时序会根据输入电压而变化。 第一张图是未连接 ADC 的 FDA (左侧100mV 输入、右侧200mV)、蓝色和橙色输入信号、紫色和绿色显示振荡输出、红色显示紫色和绿色之间的差异。
第二个曲线(左侧再次显示为100mV 输入、右侧显示为200mV)是连接 ADC 时的、形状会发生变化、可能是采样电容器充电所致？
我真的不明白这如何会使 ADC 的读数非常稳定、并且24位输出整数会根据输入电压发生比例变化。 可以肯定、平均值似乎会根据输入而变化、但信号频率仅略低于采样频率。
我的 FDA 的布线似乎出了问题、但由于我复制了典型的 ADS127L11应用、除了增益为10而不是1、我不确定出现了什么问题。 我没有将 THS 4551 VQFN 封装与 FB+/FB-引脚一起使用是否存在问题？
提前感谢、
此致、
David
