[参考译文] ADS1231：ADS1231

尊敬的 Rohidas Sawant76：

今天是美国的国庆节、请期待在接下来的 1-2 天内对您的帖子做出初步回复。 感谢您的耐心。

-布莱恩

您好 Rohidas、

稳定时间较长的原因可能是滤波电容器中的介电吸收 (DA)。 任何大于大约 100nF 的陶瓷电容器都是多层结构、并且 DA 往往非常高。

https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_absorption

输入信号路径中的滤波电容器以及 ADS1231 的 CAP1 和 CAP2 引脚都对 DA 敏感。  所有这些电容器都应为 NP0/C0G 型陶瓷电容器、以尽可能缩短由于 DA 而产生的稳定时间。  1uF 馈通电容器可能是 X7R 型。

1. 验证 CAP1/2 电容器和 C60 差分 AINx 电容器是否为 NP0/C0G 类型。

2. 根据电桥电阻值,输入信号约为 100 至 1000 欧姆,对 DA 更敏感。  在该路径中、移除共模 1uF 馈通电容器 、并检查这样是否可以改善稳定时间。

此致、
Keith Nicholas
精密 ADC 应用

尊敬的 Keith Nicholas

下午好！

感谢您的答复。

如您的电子邮件中所述和图像所示、我们删除了 1µF 共模馈通电容器。 但是、我们没有观察到稳定时间性能有任何改善。

 根据您的建议、我们将继续进行其他测试并相应地分享我们的反馈。

 同时、如果您能为该问题提供任何其他可能的原因、我们将不胜感激。

 谢谢、此致

Rohidas Sawant

您好 Rohidas、

我本应该更仔细地查看总代码更改。  我假设您提供的代码是来自 ADS1231 的直接代码。  标称代码约为 32008、这转换为 74.524uV 的输入电压。  平均代码从时间=0 变为时间=60min 大约是 6 个代码、相当于电压变化 14nV。

整个温度范围内的典型温漂为 20nV/C、因此单个 ADC 的温漂可能更高。  在典型的实验室环境或办公室环境中、您很容易在一个小时内看到 0.5°C 或以上的变化。

此外、对电路板施加的任何应力（压力）都可能导致电容器或 ADC 封装中出现较小的失调电压、从而需要几分钟或几十分钟才能返回到初始状态。

此致、
Keith

尊敬的 Keith Nicholas

下午好！

感谢您的答复。 很抱歉在我之前的电子邮件中没有提供足够的详细信息。 我只分享了对这个问题和意见的简要概述。 请在下面找到有关设置、测试程序、结果和我们遇到的问题的详细信息：

 模块概述：

我们的称重传感器接口输入模块支持一个通道与 4 线或 6 线应变仪称重传感器连接、灵敏度范围为 0.0 至 3.0mV/V 该模块提供 5V 直流激励电压、因此模块的最大输入为 15mV。

对于 15mV 输入信号、观察到模块的数字原始计数为 6,623,529。 因此、0mV 至 15mV 输入的原始数字计数范围为 0 至 6,623,529。 我们在内部进行扩展、以提供 0 到 32,000 的用户输出计数。 因此、当最大输入为 15mV 时、预期的用户数字计数为 32,000。

测试装置和过程：

在测试中、我们使用称重传感器校准器 (UNIPULSE - 513B) 作为信号源、而不是称重传感器。 该校准器设置为 3mV/V、对应于模块的 15mV 输入。 因此、预期的用户输出计数应为 32,000。

 测试过程和测试结果观察结果如下：

1. 使用 UNIPULSE–513B 校准器校准整个量程 (0 V 和 15 mV) 的模块。
2. 成功校准后、使用校准器施加 15mV 的输入并观察输出计数。
3. 最初、数字输出约为 32,003（在 32,001 到 32,005 之间波动）。
4. 持续保持 15mV 输入 60 分钟、并以 5 分钟的间隔观察计数。
5. 我们观察到伯爵人数逐渐增加。 大约 30 分钟、它稳定在大约 32,009（范围：32,007 至 32,011）、这超出了我们的可接受范围 31,995 至 32,005。
6. 问题是、只有在 30 分钟后计数才稳定下来、增加了大约 10 个计数、这超出了我们的容忍。

修改和观察：

为了进一步调查此问题、我们对模块进行了几次更改：  

1.修改:

更改： 将 Signal+和 Signal–输入电阻器 (R105、R106) 从 0Ω 更改为 100Ω、以匹配 SENSE+和 SENSE–上的 100Ω 电阻器。
观察结果：

• 重新校准并测量。
• 初始计数：~32,000（范围：31,998 至 32,001）。
• 30 分钟后：~32,002（范围：31,998 至 32,004）—在可接受的范围内。
• 注意： 此更改应用于另外两个模块、但未观察到性能改进。

2.修改:

更改： 将 SENSE+和 SENSE–输入电阻器 (R100、R101) 从 100Ω 更改为 0Ω、以匹配信号+和信号–上的 0Ω 电阻器。
观察结果：

• 重新校准并测量。
• 初始计数：~32,000（范围：31,997 至 32,003）。
• 30 分钟后：~32,002（范围：31,996 至 32,005）—在可接受的范围内。
• 注意： 此更改也应用于另外两个模块、但仍然没有观察到性能改进。

3.修改:

更改： 与修改 2 相同、将电容器 C56（在 SENSE+和 SENSE-之间）从 47µF 更改为 100µF。
观察结果：

• 重新校准并测量。
• 初始计数：~32,000（范围：31,998 至 32,003）。
• 30 分钟后：~32,000（范围：32,000 至 32,003）—在可接受的范围内。
• 注意： 应用于另外两个模块、但未观察到持续改进。

4、修改:

如前文所述、我们移除了信号+和信号馈通电容器 (FL7 和 FL8)、但未观察到性能改进。

5、修改:

根据您的建议、我们将更新  CAP1/2 电容器和 C60 差分 AINx 电容器 NP0/C0G 类型的测试结果性能。

我们感谢您提供有关此行为可能原因的指导。 具体来说：

• 什么原因可能导致输出稳定需要 30 分钟或更长时间？
• 哪些因素可能有助于在不断输入的情况下逐渐增加计数值？
• 为什么相同的修改 (1、2 和 3) 无法持续提高不同模块的性能？

 我们恳请您在解决此问题时提供反馈和支持。

 谢谢、此致

Rohidas Sawant

您好 Rohidas、

感谢您提供的其他信息；这有助于更好地了解您的测试设置。

观察到的漂移远高于预期。  再次查看您最初提供的原理图、您似乎在输入端使用 TVS 二极管进行保护。  通常可以使用这些器件、但如果我正确读取了原理图、则表示您使用的是 5V 版本。

P4SMAJ5.0ADF-13：请确认这是正确的部件号。

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/P4SMAJ50ADF_P4SMAJ85ADF.pdf

查看数据表、该 TVS 二极管的最大反向漏电流为 400uA。  在您的本例中、工作电压为 2.5V、这些二极管的典型漏电流将低得多、但漏电流可能为几十 uA。  使用 350 Ω 电桥时、漏电流每相差 5nA、就会导致 1uV 的误差。

请从 Signal+/-输入端移除 TVS 二极管、看看这是否有改进。  即使这不是误差源、我建议您将这些值更改为 P4SMAJ10ADF 版本、最大漏电流为 1uA。

尽管不太敏感、但 SENSE+/-线路上的 TVS 二极管也会导致读数发生一些变化、因此我建议将其更改为 P4SMAJ10ADF 版本。

此致、
Keith

尊敬的 Keith Nicholas San：

感谢您发送编修。

我们已从 Signal+/-和 SENSE+/-线路上移除 P4SMAJ5.0ADF-13 二极管。 随着这种变化、我们观察到 25°C 室温下的读数有所改善、并且在 60°C 高温测试期间读数显著改善。

 除了移除二极管之外、我们还实现了以下两项更改：

1. 已更换 0Ω 电阻器 (R105、R106) 在信号+/-线上 100Ω 电阻器 。
2. 已更换 C56/16V 电容器 (47µF) 用 A 表示 SENSE+/-线上的电压 100µF /10V 电容器 。

通过这些额外的变化、我们观察到 25°C 和 60°C 的读数进一步改善

我们希望您就以下有关这些更改的问题提供反馈和指导：

更改 1：TVS 二极管选择： 原始： P4SMAJ5.0ADF-13 (5V)   建议： P4SMAJ10A (10V)

查询：
如果我们在 Signal+/-和 SENSE+/-线路上将 P4SMAJ5.0ADF-13 (5V) 二极管替换为 P4SMAJ10A (10V) 二极管、ADS1231 IC 输入引脚是否会在 ESD 事件期间受到保护、或者在输入电压达到二极管钳位电平 (~10V)、高于 IC 的 AVDD 电源 (5V) 的情况下受到保护？

根据 ADS1231 数据表、信号和检测引脚的最大输入电流为 10mA。
根据 IEC 61000-4-2 ESD 标准、100Ω 串联电阻器和 P4SMAJ10A 二极管的组合是否可以为 ADS1231 输入引脚提供足够的保护？

更改 2：将 0Ω 替换为信号+/-线路上的 100Ω 电阻器 (R105、R106

查询：

• 从信号完整性和保护的角度来看、这种变化是否可以接受？
• 如果是、您建议通过哪些额外的验证测试来确认和验证此设计更改的影响？

更改 3：将 100µF SENSE+/-线路上的 C56/16V 电容器 (47µF) 替换为 SENSE/10V 电容器

查询：

• 在噪声滤波、稳定性和性能方面、这种变化是否合适？
• 如果可以接受、您会建议执行哪些额外的验证测试来确认和验证此设计更改的影响？

我们期待着您对上述几点的反馈和指导。

此致、
Rohidas Sawant

尊敬的 Keith Nicholas San：

感谢您发送编修。

 我们实施了以下修改：

1. 已将 Signal+/-和 SENSE+/-线路 (D12、D13、D14、D15) 上的二极管从“中替换 P4SMAJ5.0ADF-13 英寸 至“ P4SMAJ10ADF-13 “。
2. 将信号+和信号–线路 (R105、R106) 上的输入电阻器从 RES、SMD、MFR、0Ω、1%、 0805 英寸 至“ RES、SMD、MFR、100Ω、0.5%、 1/8W、25ppm、0805。
3. 将电容器 C58（连接到 ADS1231 的 CAP1 和 CAP2 引脚）从 X7R 类型“替换为“ 0.1µF、50V、10%、X7R、1206“ 改为 NPO 类型“ 0.1µF、50V、2%、NPO、1206“

  在进行这些修改后、我们进行了以下测试：

1. 模拟精度测试： 我们测试了 25°C 和 60°C 环境温度下的模拟输入精度。 在这两种情况下、精度结果都在指定限值范围内。
2. ESD 测试： 在我们的仿真实验室中、我们在信号+/-和检测+/-线路上执行了 ESD 测试（接触放电±4kV 且空气放电±8kV）。 模块成功通过接触放电和空气放电测试。  

根据这些结果、修改后的模块似乎同时满足模拟精度和 ESD 保护要求。

如果您对上述修改和测试结果有任何意见、敬请告知。 此外、如果建议进行任何其他验证测试、以进一步确认这些设计更改的影响、请告知。

谢谢、此致

Rohidas Sawant

您好 Rohidas、

这是一个好消息。  我目前没有任何其他建议。  如果您发送显示 ADC 和所有周围元件的图像、我可以快速检查您的电路板布局布线。  鉴于您能够通过 ESD 测试、这表明您的电路板布局布线已经很好。

此致、
Keith