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[参考译文] ADS1234:ADS1234 在经过一段时间后出现间歇性满量程饱和–可能是前端灵敏度?

Guru**** 2756835 points

Other Parts Discussed in Thread: ADS1234, ADS1232REF

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/1601619/ads1234-intermittent-full-scale-saturation-on-ads1234-after-time-likely-front-end-sensitivity

器件型号: ADS1234
Thread 中讨论的其他器件: ADS1232REF

您好 TI 社区、

我们使用的是 ADS1234 测量系统的峰值、并观察到 随着时间的推移而出现的间歇性满量程饱和问题 、我们希望获得有关我们的前端方法是否符合此设备的最佳实践的指导。

系统概述

  • ADC:ADS1234

  • 传感器:额定称重传感器 1 mV/V

  • 机械设置:

    • 三个称重传感器安装在两个金属环之间的悬臂布置中

    • 称重传感器通过电线连接到小块 PCB 上 安装在塑料主体上

  • 接口 PCB 通过连接到载波 PCB(使用 ADS1234) IDC 电缆+边缘连接器

  • 激励电压通过同一根电缆路由至接口 PCB

接口 PCB 上的模拟前端

  • 每条负载单元信号线 (AINP 和 AINN):

    • 4.7k Ω 串联电阻

  • 差分滤波器:

    • AINP 和 AINN 之间的 680 pF 电容器

  • 这些线路上没有其他有源元件

  • 信号以差分输入形式直接路由到 ADS1234 AINP/AINN 引脚

  • 检测线路上没有显式偏置电阻或 ESD 保护

发现的问题

  • 系统最初正常运行

  • 一段时间(从小时到天)后、一个或多个通道的 ADC 读数 饱和至满量程

  • 重要的是:

    • 交换 接口 PCB +称重传感器 使用另一个装置可立即恢复正确读数

    • 相同的“有故障“接口 PCB 稍后可以恢复并在同一载波 PCB 上再次开始工作

  • 这表示 Carrier PCB 和 ADS1234 仍正常工作 和接口 PCB/接线问题

电流假设

根据到目前为止的调试结果、我们怀疑:

  • 高源阻抗(4.7k Ω 串联电阻)与相结合

  • 焊接称重传感器导线上的机械应力、IDC 连接器间歇性或污染
    导致 ADS1234 输入变为 暂时悬空 、导致满量程饱和。

读数可以随着时间的推移而恢复这一事实表明是这样的 不会对 ADC 造成永久性损坏 而是对断断续续的触点、泄漏路径或前端的机械应力的敏感性

向 TI 提问

  1. 都有 建议的源阻抗限制 电缆或机械有源环境中的 ADS1234 AINP/AINN 输入?

  2. 类型 使用串联电阻器 (例如 4.7K Ω)已知会增加 ADS1234 对浮动或饱和行为的易感性?

  3. TI 是否建议:

    • 较低的串联电阻(例如≤1k Ω)?

    • 弱偏置/泄放电阻器可防止输入悬空?

    • 桥式传感器应用的特定 RC 滤波器值范围超出典型应用图中所示的范围?

  4. 是否存在已知的现场情况 传感器接口的机械间歇性故障 表现为 ADS1234 上的满量程读数?

有关的任何指导 稳健的前端设计实践 对于实际中的 ADS1234、请使用电缆连接的负载单元系统。

提前感谢您的支持。

此致、

Vinayak

  • 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。

    尊敬的 Vinayak

    支持此设备的工程师现在正在休假、请 预计 响应会延迟。

    BR、

    Dale

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    您好 Dale Li 、

    如果相关团队休假回来、您能否将此问题上报给他们?
    这对我们来说非常重要、我们完全坚持产品测试。

    此致、
    Vinayak

  • 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。

    您好 Vinayak、

    根据提供的信息、满量程读数可能是由多种原因造成的。  我可以想到的几个问题:

    1. 间歇性连接。  如果是这种原因、您应该能够使用 DMM 直接测量称重传感器上的电压、并确认电压在相应 ADC 输入引脚上是否匹配。  如果电压在故障条件下匹配、则间歇性连接不可能是原因。  如果与负载单元使用 4 线制连接、您还应确认 ADC 基准引脚上的基准电压正确。

     2. ESD 可能会导致轻微锁定情况、此时输入通道未正确路由至 ADC 输入级。  使用较大的电阻值(例如 4.7k Ω)通常会降低 ESD 灵敏度。  使用较大输入电阻的负面影响是、由于漏电流流经输入电阻器并导致负载电池输出和 ADC 输入之间出现电压差、因此测量误差会增加。  当输入通道达到满量程饱和时、测量 ADC 输入引脚上的电压并验证是否正确。  否则、系统中的某个位置存在间歇性连接。  如果 ADC 输入引脚处的电压正确、则测量 ADC CAP 引脚上的电压。  该电压应等于 ADC 输入电压乘以增益值(CAP 引脚是内部 PGA 输出电压)。

    3. 如果您在正常运行期间对 ADS1234 进行下电上电、有时这样做是为了降低平均功耗、则需要确保上电期间输入引脚上不存在电压。  在存在 DVDD 电源之前向数字输入施加数字高电平电压可能会导致意外行为。  在提供 AVDD 电源之前向模拟输入引脚或基准输入引脚施加电压也可能会导致意外行为。

    您提到 RC 滤波器位于接口板上。  这应该有助于将 ESD 耦合到称重传感器或电缆中。  但是、接口板和包含 ADS1234 的载板之间也可能需要一些保护。  可在载板上添加一个额外的 RC 滤波器 、以帮助滤除噪声和 ESD。  最坏情况下、如果导致 ESD、您可以直接向接口板的输入端添加 ESD 保护。

    您提供了有关设置的良好说明、但如果您能包含原理图或显示系统连接方式的简化设置、这有助于我提出一些其他建议。

    问题:

    1. 对 ADS1234 定期进行下电上电以降低功耗、还是 ADC 会随着时间的推移持续运行。

     2.如果存在 ESD 易感性,则应能够进行下电上电并立即恢复正常功能。  当 1 个或多个输入通道达到满量程饱和时、您是否尝试过下电上电以查看这是否清除了问题?

    3. 您能提供原理图或展示如何将一切连接在一起的高级方框图吗?

    4. 如果一个或多个输入通道上出现饱和满量程读数、是否至少有 1 个负载单元输入通道仍测量到正确的值?

    问题的答案。

    1. 都有  建议的源阻抗限制  电缆或机械有源环境中的 ADS1234 AINP/AINN 输入?

    ADC 输入通道的输入阻抗受 ADC 输入引脚的漏电流和所需测量精度的限制。   

    1. 类型  使用串联电阻器  (例如 4.7K Ω)已知会增加 ADS1234 对浮动或饱和行为的易感性?

    我们通常建议使用 1k Ω 电阻、但您可以使用具有更高阻值的电阻。  较高的值可针对 ESD 等过压事件提供额外的保护、并通常降低对 ESD 的易感性。  基准引脚的阻抗较低、但通常也建议对这些输入使用 RC 滤波器。  请参阅 ADS1232REF 用户指南和原理图以了解建议值。   https://www.ti.com/lit/ug/sbau120b/sbau120b.pdf

    1. TI 是否建议:

      较低的串联电阻(例如≤1k Ω)?

      仅在由于泄漏电流而需要更高精度时才使用。  通常、漏电流仅在宽温度范围(尤其是高于 60°C 的高温)内运行时才会很大。  

      弱偏置/泄放电阻器可防止输入悬空?

      ADC 输入可以悬空、不会对 ADC 造成任何损坏。  如果您想要检测引线开路、但不是正常运行所必需的、添加偏置电阻会很有用。  对于负载电芯电桥测量、我们通常不建议添加任何类型的偏置、因为这些电阻器也会降低测量精度(您特意添加了影响测量电压的“漏电流“)。

      桥式传感器应用的特定 RC 滤波器值范围超出典型应用图中所示的范围?

      没什么特别的  您使用过的值应该可以很好地工作。



    2. 是否存在已知的现场情况  传感器接口的机械间歇性故障  表现为 ADS1234 上的满量程读数?

      在任何系统中、如果 ADC 输入悬空、则可以获得正满量程或负满量程的饱和读数。  这取决于 ADC 的漏电流、该电流因器件而异。

    此致、
    Keith Nicholas
    精密 ADC 应用