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[参考译文] ADS8689:某些输入级别下转换值出现+/–256 点错误

Guru**** 2694555 points

Other Parts Discussed in Thread: ADS8689

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/1587840/ads8689--256-points-errors-in-converted-values-at-certain-input-levels

器件型号: ADS8689

在新的模拟输入板中、我们使用 ADS8689IPW 模数转换器。

在调试过程中、我们注意到转换值有一种奇怪的行为:(仅限)在某些输入电压等级下、转换点具有平均值(预期的值,涉及到转换后的电压输入)、而且在其他两个不同的精确级别上也有许多值、这两个值都与预期值相差±256 点。 显然、这些值是错误的。

这种模式每 20mV 发生一次(同样对应于 256 个点、因为我们使用单极 5.12V 输入范围)。  在不同于这些 20mV 倍数的每一个其他输入电压电平上、转换结果都是完美的、只有一个明确定义的平均值。

在我们的应用中、ADC 采用 5V 单电源、它使用内部电压基准。 SPI 信号由 FPGA 精确管理、转换时间为 5us、采集时间为 75us、在 2MHz 和 16 位帧下进行通信。 (初始配置是上电后的 32 位 0xD014_000b 帧。)
我们不使用 RVS 引脚、但在调试期间、我们确认转换时间始终为 1us、即使在结果值错误的情况下也是如此。 此外、在错误的转换时、我们还验证了错误的二进制结果是否有效地对应于 SDO 信号位(即 SPI 通信可以)。

在调试过程中、逐渐排除 ADC 外部的所有其他电路。 我们会绕过模拟输入调节级、最后将输入源直接连接到 ADC(没有注意到问题的差异)。 我们验证了不同输入电压发生器的问题(Fluke 724 校准器、FNIRSI SG-004A 信号发生器,简单的线性电源甚至简单的电池)。 我们监控了电源电压、没有发现良好转换和不良转换之间的差异、甚至用外部直流实验室替换了电路板的原始电源。 我们监控了电压基准(甚至断开了所有外部高阻抗电路)、而没有发现良好转换和不良转换之间的差异。  

ADC 原理图来自其数据表的指示。 在输入引脚 AIN_P 和 AIN_GND 上、提供 1KR 串联电阻和 1nF 并联电容器。

您会在不同的输入电平下看到大约 1300 个转换值的图像,并且您可以轻松地看到两个明确定义的电平下的错误值 — 28160pts~2.2V 和 28416pts~2.22V。
您还可以在其中找到 ADC 的原理图和 SPI 帧的示波器图像。

问题是什么? 这是一个已知问题吗? 如何求解它(SW 均值计算除外)?

谢谢、Roberto。

conversions.jpgschematic.jpgspi.jpg

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    您好、Roberto、

    感谢您在 TI E2E 论坛上发帖!  

    为了确保我理解、存在一个可重复的问题、即读回的数据 始终为±20mV、对吗?  每当输入增加 20mV 时、是否也会发生这种情况?  

    如果 SCLK 时钟增加或减少 、是否会更快或更晚发生±20mV 噪声、而不是一致的 20mV 直流跳变?  

    或者、如果直流保持稳定、例如在 2.2V 输入或 2.22V 输入时、 是否会  再次发生±20mV 的噪声? 还是只有一次?  

    此外、在测量 1300 个转换结果时、是连续读取数据还是批量收集数据以符合控制器内存?  

    此致、

    Yolanda

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    你好、Yolanda
    正确:存在一个 可重复的问题、即读回数据有许多样本“远距离“±20mV。
    正确:输入变化为±20mV 时会发生这种情况。
    我无法更改 SCLK 频率(无论如何,不应怀疑该频率,也不应连接到 ADC 转换) 、因此我尚未完成这方面的测试。
    问题不仅是一次,而且经常出现在正确的(即错误的)级别,因为您也可以很容易地从转换图像中看到。
    1300 个样本是在连续 转换测试中采集的、只是增加输入值的 ON 和 ON。

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    尊敬的 Roberto:  

    我们可以跳过 SCLK 频率变化、我想看看相同的  ±20mV 输入变化是否会对应于特定频率重复。  

    在相同的 SCLK 速度下、您是否能够在已知的 20mV 变化输入中保持输入恒定、并查看展频是±20mV 还是恒定的、或者它最终是否停止。

    此外,这些 20 mV 的步长也是可重复的,这意味着如果您对设备执行 POR 并直接输入这些电压,扩展是否始终存在?  

    最后、如果您尝试更大的单极范围 2.5 * VREF、那么这个问题是否会再次发生、但阶跃更大?  

    此致、  

    Yolanda

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    在双范围 (2.5VREF=10.24V) 下、问题的发生方式相同:同样、误差 ±256 点、并且每 256 点输入电压阶跃相同、即现在为 40mV、输入电压误差电平也非常相同。
    附件中显示的 1300 个转换值具有新范围、输入电平与以前相同:现在您可以看到错误电压电平 14080 点~2.2V 和 14336pts~2.24V。

    此外、一旦 出现问题、如果我们关闭/打开 AVDD、即使我们关闭 AVDD/DVDD、它也是可重复的(当然在本例中,在开始时重新配置 ADC 输入范围)。

    我们还尝试了 将 SCLK 频率减半、但问题不会改变(固定输入范围内的误差和步长相同)。

    顺便说一下  、同样的效果也在具有不同 ADS8689 样片(和不同批次)的其他样片板上得到了确认。

     256 点的重复性不能暗示与模数转换过程有关的一些效果吗?
    (它对应于一个误差,该误差仅包含第 8 位,而不是模数转换的其他低位。)  

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    正在等待善意回复...
    谨致问候、RB。

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    您好、Roberto、  

    我一时间都不在办公室了。  

    是的、这似乎与第 8 位有关。  

    感谢您确认此问题也发生在多个器件上、能否分享多少个示例器件编号/批次?  

    是否有任何设备存在此问题? 还是您的所有器件都出现了该问题?  

    此致、  

    Yolanda  

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    到目前为止、我们使用了四/五个器件(均标记为 43KG4 AJZL)、因为这是一种新设计、但在所有电路板中、它们都具有相同的行为、正如前面所述、我们最终隔离了 ADS8689IPW 中的问题。

    我们需要知道此问题是否已知以及如何解决、以及我们是否可以继续使用此模数转换器、或者我们需要切换到另一个型号、甚至是另一个制造商。

    请紧急帮助我们。

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    我们发现了这个问题:它实际上是 一个错误的读取机制的 ADC 16 位值存储在 FPGA 通过一个 8 位总线的微处理器。
    ADS8689 没有问题