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[参考译文] LMP9.01万:信道与信号灯之间的串扰;一些明显嘈杂的部件

Guru**** 2389300 points
Other Parts Discussed in Thread: LMP90099
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/605772/lmp90100-crosstalk-among-channels-some-apparently-noisy-parts

部件号:LMP9.01万
主题中讨论的其他部件:LMP9.0099万

你(们)好
此设备具有4差分/7-SE输入(LMP9.01万/LMP90099)。9.0099万。 但是,我们通过数据表了解到,如果我们安排电路以共享一个或多个公共输入,那么在我们的应用中使用四个以上的差分通道不会有任何缺点。 这就是我们通过以下方式所做的工作:

CH0 = VIN0-VIN7
CH1 = VIN1-VIN7
CH2 = VIN2-VIN7
CH3 = VIN3-VIN7
CH4 = VIN4-VIN7
Ch5 = VIN5-VIN7

(VIN6未使用,连接至GND)。
每个传感器都是一个由双应变计组成的力负载单元,配置为半桥。 我们将它们连接到六个测量输入中的每一个,并使用机上的第七个应变计作为参考。 (*)请参阅下面的更多配置参数。

无法上传电路。 链接图片: drive.google.com/.../view

每个通道的vref_sel =0。 这意味着VREFP1和VREFN1分别连接到传感器电源和GND。

这将使我们能够从六个半桥式称重传感器获得六个独立的测量值。 其中VIN0至VIN5连接到这些半桥的中点,VIN7连接到通用基准半桥。 这符合粗平衡小麦石桥的所有要求,以便用作替代/比较测量方法。

我们使用此配置已有多年。 今年,我们开始使用LMP作为一种前景广阔的传感器AFE,与竞争对手相比,它具有非常便利的优势。 但不幸的是:(获得了两个必须解决的问题:

A)渠道间的明显交叉对话。 这意味着当通道由于没有相应的传感器(我们的电路中始终存在一个弱上拉10Mohm电阻器)而进入轨道时,该事件会修改在插入传感器的其他通道中获得的值。 此外,当所有传感器都存在时,您可以看到近端。5 % 可从任何通道交叉感知到其他通道。 如今,这已由软件应用程序修补,但必须加以改进。


b)一些"嘈杂"部件。 我们制造并销售了1000多台LMP9.01万设备,并在QC测试中注意到,一些关于15 % 的LMP设备的噪音要大得多。 对于这些板,观察到的有效位数下降到12,此时预期将有17个稳定位,并将其用于其余板的85 % 中。 通过重新处理相同的PCB来更换明显嘈杂的LMP9.01万 (使用"无噪音"设备),解决了此问题。 作为一项实验,如果我们将采样率从107 SPS降低到13 SPS或更低,噪声性能将大大提高,并且允许在明显嘈杂的设备上进行16或17位测量。 我知道低ODR增强了低通数字滤波,但为什么只有一部分IC受到不适当的影响?

我认为我们缺少了关于此设备的一些重要信息,希望您能在我们计划下一次生产时提供一些帮助或指导。

顺便说一下,我希望TI可以考虑重写这款出色设备的数据表,以减少ODR,数字滤波以及增加背景校准内部操作的透明度方面的混乱或模糊。

提前感谢!

(*)
PWRCN始终处于活动模式
CLK_SEL默认值,内部时钟。
CH_SCAN:SACA模式2,第一个CH0,最后一个CH5。
CH0至CH5 CHX_INPUTCN & CHX_CONFIG
Bournout已禁用
Vref_SEL = 0,VREFP1和VREN1
CH0 = VIN0-VIN7
CH1 = VIN1-VIN7
CH2 = VIN2-VIN7
CH3 = VIN3-VIN7
CH4 = VIN4-VIN7
Ch5 = VIN5-VIN7
(VIN6未使用,连接至GND)。
ODR_SEL = 0x6107 SPS
GAIN_SEL = 0x6,64 (FGA打开时)
buf_en = 0。
BGCALCN。 BGCALN = 0,关闭。

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    Belissario,


    您能否将您的示意图张贴在另一个帖子中? 当您开始另一篇文章时,单击"使用丰富格式",您将能够嵌入图像或附加文件。 Google文档受TI内部网站的限制,因此我无法访问您的原理图。

    如果我有机会,我将尝试在今晚稍后查看您的帖子。


    吴若瑟
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  • 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。
    Belissario,


    我与使用此设备的原始小组进行了检查,他们没有看到您描述的任何问题。 但是,这并不意味着我们不能看的事情。

    对于串行通话问题,有两件事我可以想到,这可能会影响您测量时的采样顺序通道。 首先,如果输入被拉过电源,可能会出现严重错误,因为多路复用器无法正确采样。 如果模拟输入为5.5V,而电源电压为5V,则可能存在此问题。 我不认为这是您的问题,因为听起来您正处于电源电压。 其次,如果您启用了FGA/PGA,并且您已超出PGA的范围,则PGA可能需要一段时间才能恢复。 我认为没有办法在信道更改之间插入时间,但您可以从一个具有超范围输入的信道读取,然后切换配置以重复从下一个信道读取。 如果样本恢复到预期值,则可能是问题所在。

    对于噪音问题,您能详细介绍一下噪音问题吗? 我想查看原始数据(结果的ADC输出代码)。 这会影响所有频道还是仅影响选定频道? 如果您只从一个信道读取,您是否看到相同的噪音?

    诚然,我不知道问题可能是什么。 通常,对于 Δ-西格玛类型的设备,噪音性能表现良好,设备之间几乎没有变化。 对于您的噪声变化,变化是一个数量级。 表1-4和典型特性数据中给出的噪声一般都是一致的。

    当有噪音时,我通常会检查参考和输入是否有过量噪音。 在您的设置中,噪音的可能性较小,因为您正在驾驶一组半桥,其中的测量值是比例式的。 任何噪音都会反映在参考和输入中,通常应取消。 不管怎样,我会检查一下当耗材更清洁时噪音是否降低。 如果您使用的是一些开关调节器,则可能会与采样频率和开关发生一些交互。 噪音可能与特定工作频率有关。 此外,如果电源中有电感(就像使用LDO作为电源,使用铁氧体进行过滤一样),则电源中可能会有来自ADC的任何数字信号的噪声。 LDI/dt可能会导致电源线中出现较大的峰值,从而导致测量时产生额外的噪音。 我会绕过电感,看看它是否有帮助。

    再次强调,我并不完全确定您的噪音来源,但您提供的任何信息都将有所帮助。

    请告诉我您对我的评论的看法。 将您能够提供的任何详细回答发布回。


    吴若瑟
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    尊敬的Joseph:

    非常感谢您的详细回答和指导。

    我们一直在做功课,这是一个更新。  关于串扰问题,我想我们将会解决这个问题。 对于噪音问题,我正在添加新信息和测试结果。 我在下面的引号之间写的。

    Belissario,

    e2e.ti.com/.../ADC_5F00_Dump_5F00_CH0_5F00_CH1_5F00_107SPS_5F00_NOISEvsCLEAN.xlsx
    我与使用此设备的原始小组进行了检查,他们没有看到您描述的任何问题。 但是,这并不意味着我们不能看的事情。

    对于串行通话问题,有两件事我可以想到,这可能会影响您测量时的采样顺序通道。 首先,如果输入被拉过电源,可能会出现严重错误,因为多路复用器无法正确采样。 如果模拟输入为5.5V,而电源电压为5V,则可能存在此问题。 我不认为这是您的问题,因为听起来您正处于电源电压。 其次,如果您启用了FGA/PGA,并且您已超出PGA的范围,则PGA可能需要一段时间才能恢复。 我认为没有办法在信道更改之间插入时间,但您可以从一个具有超范围输入的信道读取,然后切换配置以重复从下一个信道读取。 如果样本恢复到预期值,则可能是问题所在。

    [/引述]

    已检查上周生产的所有QC故障设备的电源电压,并始终发现其正常。 典型值为5.01V。

    我做了很多测试。 传感器插入后,其他通道将测量值更改为新的稳定状态。 无论输入是否超出范围。

    一个感兴趣的测试是:我用1的增益对CH5 (VIN4 - VIN7)编程,目的是在拔下传感器时不会超过PGA-FGA的范围。 与CH0-4不同,其增益仍为64。 扫描模式2使用firstCh = CH0,LastCh = CH5。 当我在CH5处插入传感器时,其他通道的测量平均每个通道丢失3800个计数(以24位通话)。 拔下电源插头后,它会恢复原始内存。

    如果我们为CH5编程A=64并有意将其超出范围,我获得了相同的结果。


    但是,正如我在上一篇文章中所说的, 这种对邻居输入的插头/拔下效应可以完全由软件管理,但请注意,它确实存在,但要注意不要使输入范围过广。 我将它包含在这个线程中,因为我怀疑它与噪音问题有关。  另请注意,要通过QC的部件噪音正常,将呈现相同的插头/拔出效果。

    关于5 % 的交叉敏感性,我不能重复这种效果。 我不能完全确定,但我们要说的是,这是因为探头刺激机制的外部问题。 让我们考虑一下没有这种交叉敏感性。

    然后我们将忽略完整的串扰问题。

    关于噪音

    [引述用户="Joseph Wu"]

    对于噪音问题,您能详细介绍一下噪音问题吗? 我想查看原始数据(结果的ADC输出代码)。 这会影响所有频道还是仅影响选定频道? 如果您只从一个信道读取,您是否看到相同的噪音?
    [/引述]

    是的,无论选择了多少个信道,您都可以看到相同的噪音。

    我附上了一份包含原始数据的电子表格。 本测试中仅将CH0和CH1包括在扫描中,以便在一段时间内获得更深的样品,同时充分利用有限的RAM空间。 在电子表格中,您可以看到噪音的性质,这种噪音来自某种"黑孤独样品"。 在内部,您还可以找到图表以及与典型的良好设备的比较。

    [引述用户="Joseph Wu"]
    诚然,我不知道问题可能是什么。 通常,对于 Δ-西格玛类型的设备,噪音性能表现良好,设备之间几乎没有变化。 对于您的噪声变化,变化是一个数量级。 表1-4和典型特性数据中给出的噪声一般都是一致的。

    [/引述]

    我认为你是对的。 我们在这些表中获得了设备85 % 的ENOB预测值。 它们工作正常!

    [引述用户="Joseph Wu"]
    当有噪音时,我通常会检查参考和输入是否有过量噪音。 在您的设置中,噪音的可能性较小,因为您正在驾驶一组半桥,其中的测量值是比例式的。 任何噪音都会反映在参考和输入中,通常应取消。

    [/引述]

    很棒! 这也是我们的意图。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    不管怎样,我会检查一下当耗材更清洁时噪音是否降低。 如果您使用的是一些开关调节器,则可能会与采样频率和开关发生一些交互。 噪音可能与特定工作频率有关。 此外,如果电源中有电感(就像使用LDO作为电源,使用铁氧体进行过滤一样),则电源中可能会有来自ADC的任何数字信号的噪声。 LDI/dt可能会导致电源线中出现较大的峰值,从而导致测量时产生额外的噪音。 我会绕过电感,看看它是否有帮助。

    再次强调,我并不完全确定您的噪音来源,但您提供的任何信息都将有所帮助。

    [/引述]

    我修改了一些PCBC,以便使用5V线性电源(变压器,全桥整流器,巨大的电解电容器,LM7805稳压器, 我以前在学校使用过;-) 在噪音方面获得了相同的结果。 出现故障的设备继续出现故障。


    不管用什么方法,我测试了8台以上的故障设备,以确保结果。 正常设计使用TI的降压降压稳压器:TPS6.2163万DSGR。 我们遵循了数据表中有关滤波和PCB布局的明确说明。


    请记住,当设备因噪音而未能通过QC测试时,当您使用全新的LMP9.01万部件更换LMP9.01万部件时,问题通常会消失。

    然后我查阅了焊件曲线,它们都可以。 请记住,这些手动焊接过程(返工)始终是对设备的严苛测试。

    如果我今天要结束这项讨论,我会得出结论,问题将来自IC的设计/制造。 然后,我们需要一些指南来避免或获得解决方法,为此,我们需要TI明确说明此噪音的性质。

    我期待您对所附原始数据的分析。

    此致。

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    Belissario,


    我开始浏览数据图。 感谢您发送给他们。 我的第一印象是,有几个非常大的数据点错误偏移,输出代码是几千个代码。 但是,即使您排除了这些数据点,生成的数据仍然比一个良好的电路板噪声更大(可能是噪声的4倍)。 很难判断两个信道是否与大噪声有任何关联。 在某些情况下,两个通道可能存在相同的大错误,但错误中没有确定性。

    我还没有任何结论。 我只是列出了您可能想要研究的事情。

    1.通常,当我看到单点大错误时,它们通常是通信错误。 我认为这不是您的案例中的错误,因为您看到的错误高于或低于典型值(通常,如果SCLK线有噪音,SCLK会前进DOUT并使数据变大)。 只是为了确定,我会检查通信以查看是否有任何数字针脚发出噪音。

    2.在出现故障的电路板上,我还会检查焊接以确保所有连接都已完成。 我会使用精细焊点烙铁来修复任何看起来有问题的连接。

    3.组装完成后是否清除板上的助焊剂? 在某些情况下,助焊剂是导电的,仅通过从原理图的其他部分导出信号即可产生噪音。

    4.在测试噪音板时,您是否尝试降低增益? 将增益设置为8,并在缓冲器关闭的情况下进行测量。 我想从连接中移除FGA,看看是否存在问题。

    5.在原始配置中,您能否获得一组与中间电源短路的输入数据? 如果有噪音,我想看看是否是累加的(如果输入短路,噪音仍会出现),或者参考是否有贡献(输入短路时可能看不到)。

    6. AIN7连接到一个通用基准半桥。 什么电阻构成了该电桥,您是否有电容来自电桥的电阻器?

    7.出于好奇,您正在使用什么称重传感器? 我只是想知道它们是什么。

    再说一次,我目前没有任何结论。 我正在获取一个评估模块,以便能够测试设备。 但是,下周早些时候有一个假期,我无法向我们的正常渠道要求董事会,因为他们提前离开了。

    我也检查了设备的最终测试,他们确实进行了串话测试(以防您仍有问题)。 我没有看到直接噪声测试,但他们确实有多个整体非线性(INL)测试,这些测试确实收集了多个数据点,并且可能会存储噪声结果。 在极小程度上,较大的噪音会干扰INL测试,并可能会标记该错误。

    我将在下周初度假。 如果我所做的任何评论对您有所帮助,请告诉我。


    吴若瑟
  • 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。
    吴若瑟:
    再次感谢您的合理回答。 我认为您的所有技巧都是一个很好的指导原则。

    您知道吗? 我们从今天开始对过滤器进行编码,以便丢弃这些大错误样本,我们还意识到,生成的数据仍会比在良好的电路板上获得的数据噪音更大。 对于每个通道,标准偏差将降至150,但无法达到60或50,因为它是在良好的板/设备上以稳定状态实现的。

    我将以任何方式执行您建议的测试并更新结果。 我很有希望,相信我们能够,也应该找出影响特定部分的噪音的性质,以纠正或消除噪音。

    我不确定我能否在这个论坛上公布所有答案;无论如何,我同意在这里更新论坛,以便得出一般性或最后结论。
    但是,您认为是否可以提交/发送完整的结果和答案,以便以更保密的方式对TI进行分析?

    祝您假期愉快!

    Belissario。
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    吴若瑟

     我已经进行了建议的测试和研究。 噪音似乎是累加的,但尚未得出结论。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    1.通常,当我看到单点大错误时,它们通常是通信错误。 我认为这不是您的案例中的错误,因为您看到的错误高于或低于典型值(通常,如果SCLK线有噪音,SCLK会前进DOUT并使数据变大)。 只是为了确定,我会检查通信以查看是否有任何数字针脚发出噪音。

    [/引述]

    在检查SCLK和其他SPI信号后,我既没有发现变化,也没有发现峰值。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    2.在出现故障的电路板上,我还会检查焊接以确保所有连接都已完成。 我会使用精细焊点烙铁来修复任何看起来有问题的连接。

    [/引述]

    是的,已对所有出现故障的主板进行了彻底检查。 未发现焊接问题。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    3.组装完成后是否清除板上的助焊剂? 在某些情况下,助焊剂是导电的,仅通过从原理图的其他部分导出信号即可产生噪音。

    [/引述]

    我们通常不会将其去除,因为所用助焊剂是一种不干净的类型,通过模板印在板上的焊料上。 但我洗了一些特定的主板并对它们进行了测试。 未找到任何更改。 出现故障的主板重复性很高,无法继续出现故障,正常主板也可以继续通过QC。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    4.在测试噪音板时,您是否尝试降低增益? 将增益设置为8,并在缓冲器关闭的情况下进行测量。 我想从连接中移除FGA,看看是否存在问题。

    [/引述]

    e2e.ti.com/.../5810.ADC_5F00_Dump_5F00_CH0_5F00_CH1_5F00_107SPS_5F00_NOISEvsCLEAN.xlsxYes,我在随附的电子表格中导出了来自不同实验的行数据。 请浏览选项卡以查找对原始配置所做的不同更改。 请注意,每次测试时,我测试了一个嘈杂的电路板,一个goog电路板,第三次我对嘈杂的电路板重复测试,只是为了确认。

    一个重要的事实是,尽管增益除以16,但噪音似乎是相同的幅度。 样品的标准偏差(sigma)是此处的重要参考。

    此测试在设置和清除BUF_EN位的情况下重复进行。 在相应的选项卡中查找结果。

    Off topic:buf_EN =0 (默认)应排除缓冲区。 但它的名称结果不明确。 此外,如果您阅读数据表第54页 ,并观察到术语"排除在"和"包括在"的错误用法,则似乎有人混淆了BUF_EN描述。 ;-)

    [引述用户="Joseph Wu"]

    5.在原始配置中,您能否获得一组与中间电源短路的输入数据? 如果有噪音,我想看看是否是累加的(如果输入短路,噪音仍会出现),或者参考是否有贡献(输入短路时可能看不到)。

    [/引述]

    是的。 请在相应的选项卡中查找结果。 对于此测试,VIN0,VIN1和VIN7短接到2,5V,由VREFP和VREFN之间施加的5V电阻分压器获得。

    输出(aprox zero)增强(降低)噪声至良好电路板的极限(ENOB趋向于18),但噪声电路板没有改善也没有改变。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    6. AIN7连接到一个通用基准半桥。 什么电阻构成了该电桥,您是否有电容来自电桥的电阻器?

    [/引述]

    板载有一个双350欧姆应变计,安装在与测压元件相等的一小块材料上。 VIN7从其中点获得。

    我们有滤波电容器,您可以在原理图中看到。 在这种噪音问题下,这些电容受到怀疑,被拆除并对这些板进行了测试。 没有噪音方面的改进。  

    [引述用户="Joseph Wu"]

    7.出于好奇,您正在使用什么称重传感器? 我只是想知道它们是什么。

    [/引述]

    它们是半桥式称重传感器。

    [引述用户="Joseph Wu"]

    再说一次,我目前没有任何结论。 我正在获取一个评估模块,以便能够测试设备。 但是,下周早些时候有一个假期,我无法向我们的正常渠道要求董事会,因为他们提前离开了。

    我也检查了设备的最终测试,他们确实进行了串话测试(以防您仍有问题)。 我没有看到直接噪声测试,但他们确实有多个整体非线性(INL)测试,这些测试确实收集了多个数据点,并且可能会存储噪声结果。 在极小程度上,较大的噪音会干扰INL测试,并可能会标记该错误。

    我将在下周初度假。 如果我所做的任何评论对您有所帮助,请告诉我。

    吴若瑟

    [/引述]
    好的。 我相信您可以在其他方向和/或结论中做出贡献。
    我也希望你们能研究这些INL测试,以寻找噪音问题的记录。  
    似乎来自e2e平台的私人消息无法正常工作。 我曾尝试向您发送一封包含补充信息的邮件,但新邮件弹出窗口上的收件人字段工作不正常(即拒绝您的姓名)。 您可以通过电子邮件联系我吗?
    谢谢你。
    Belissario
  • 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。
    Belissario,


    我看到您现在可以连接到直接消息,因此我们暂时将其脱机。

    请注意,您提到的设备标记与我们仍然标记设备的方式一致。 这些器件仍带有National Semiconductor徽标,ID代码以55开头,表示它是2015年5月生产的。

    我仍在阅读您的数据。 此时,噪声似乎始终相同,无论增益如何(如标准偏差所示)。 对于增益= 8,我看到CH0数字对于噪声芯片看起来是正确的,但CH1数字的增益似乎不同。 此外,干净的芯片编号看起来好像完全是为了不同的增益。

    再次请给我一些时间来浏览这些数字。


    吴若瑟