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[参考译文] ADS131M06：环境噪声抗扰度

admin
Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS131M06
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/1137173/ads131m06-environmental-noise-immunity

器件型号：ADS131M06

您好！

我所在的公司使用 ADC ADS131M06对具有集成负载电阻器的电流互感器(CT)的输出进行采样、因此在1m 左右的较长双绞线上输出0.333V 的电压。 当 CT 用于嘈杂的工业环境中时、ADC 的输出被环境射频噪声破坏、这很可能是由于附近的电机驱动器(VFD)造成的。 用于对高压进行采样的其他通道(使用电阻分压器)不受此噪声的影响、这表明噪声可能来自 CT 电缆、而不是来自 PCB 本身。 目标信号位于1Hz 和10kHz 之间、噪声范围为20-100kHz。 CT 电缆和 ADC 之间目前使用的电气设计可在附件中找到。
-能否在该电路上采取一些措施来提高抗噪性能？  
-现在，我们使用具有单位增益的 PGA，而我们可以达到增益2，可能是4。 增加这一收益是否会对我们的情况有利？ 我想它也会放大噪声...

非常感谢您的参与。

此致、
Nicolas Verbeek

  • 0
    TI__Guru**** 2386610 points
    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、Nicolas、

    开场白：

    在环境噪声方面、我被教导的经验法则是首先抑制源(在本例中为电机)、然后尝试隔离第二个源。 换言之、这种情况类似于将电线从电机上物理移开、尽量让您了解噪声是否会降低。 由于您没有太多变化来抑制其行为、因此 VFD 非常棘手。 在这种情况下、我可能能够更改 PWM 频率并在功耗与此类噪声或其他噪声之间进行折衷。 如果您可以考虑通过更改 VFD 来解决问题、我建议您从此处开始。

    波形到距离转换表明、1m 导线易受300MHz (安全范围高达20谐波、大约为15MHz)的影响、可用作天线。  我是否会尝试延长导线的使用时间、以便我能够更好地从源端走线、但要权衡使用频率更低的天线？ 绝对地，>1MHz 仍然远远超出范围，您将使导线真的很长，从而影响电路。 我承认成本折衷、但您可能需要的其他一些组件可能会更少。

    此外、如果您有双绞线、您会告诉我 这是非屏蔽双绞线(至少我希望、否则外部噪声真的很差)。 隔离后的下一个防线是密封(或屏蔽)、最后是滤波。 作为实验、您能否找到一些双绞线屏蔽线并将其替换为一个系统、以查看噪声是否消失？ 如果我们无法解决筛选问题、最好正确证明您的假设、并制定备份计划(稍后会对此进行详细介绍)。

    更改输入滤波器：

    通常、我建议降低采样率、但您的带宽频率相当高、因此它实际上并不是一个选项。  实际上、您的第一个选择是更改输入滤波器、 第二个选择是 开发一些 数字滤波器。 执行 FIR 时、如果您可以处理延迟、或者添加另一个与 ADC 相比频率更低的 sinc (样本的移动平均值)、则可能有助于解决此问题。

    否则、我会 在输入端添加一些电阻、以帮助将共模滤波器的频率降低、同时降低差分滤波器的频率。 您可以将共模电容器设为100pF、看看是否有改进。  实际上、噪声非常接近您感兴趣的频率、升级无源组件容差 可能是必要的、并且可能比您的其他方法增加成本、因此请对此厌烦。  

    关于增益的小注意事项、是的、增益通常会使噪声变得更糟、更明显。

    最棒的

    Cole

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    TI__Guru**** 2386610 points
    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、Cole、

    感谢您的完整回答。 我将尝试按照相同的结构进行回答。

    开场白
    不幸的是，我不能对环境本身采取行动。
    我不确定我是否会跟随你。 噪声来自开关频率为4-16kHz 的 VFD。 增大线长度不会使我更接近 VFD 的基频、从而使我更容易受到噪声的影响？ 直观地、我希望缩短导线以限制噪声。
    我确实有非屏蔽双绞线。 我使用屏蔽双绞线进行了一些测试、噪声降低了、但也没有完全消除。

    更改输入滤波器

    实际上、我不确定我的共模滤波器电路的实际形状是否有效。 是否最好具有 本主题中描述的拓扑类型： e2e.ti.com/.../faq-delta-sigma-adc-anti-aliasing-filter-component-selection ，即每个输入上都有一个电阻器，电容器接地和连接到另一个输入？
    经过一些思考、我也不确定噪声的"真实"频率、我可能会捕获到非常高的频率噪声、但会发生混叠、因为它是在32kHz 频率下采样的。 设计良好的共模模拟滤波器可能会对其进行滤波。
    -关于更高的增益、增大 PGA 对 CMR 有任何影响吗？ 还是只是放大(共模)噪声和信号？

    此致、

    Nicolas Verbeek

  • 0
    TI__Guru**** 2386610 points
    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、Nicolas、

    [引用 userid="461233" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1137173/ads131m06-environmental-noise-immunity/4223063 #4223063"]-我不确定是否会跟随您。 噪声来自开关频率为4-16kHz 的 VFD。 增大线长度不会使我更接近 VFD 的基频、从而使我更容易受到噪声的影响？ 直观地说、我希望缩短导线以限制噪声。[/quot]

    这取决于具体情况。 我想说、如果缩短导线、使其在物理上更靠近 VFD、那么我建议尝试使导线更长、以尝试将其从 VFD 上物理移开。 该公式表明、1m 的电线不是一个很好的天线、不适合在您指出的频段中拾取噪声。 将导线移开(这会降低传入噪声信号的振幅)对于降低该频段中的整体噪声比使导线更短更有效。 希望这有道理。

    [引用 userid="461233" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1137173/ads131m06-environmental-noise-immunity/4223063 #4223063"]-实际上、我不确定我的共模滤波器电路的实际形状是否有效。 如果有 本主题中描述的拓扑类型，那就不是更好了： e2e.ti.com/.../faq-delta-sigma-adc-anti-aliasing-filter-component-selection ，即每个输入上都有一个电阻器，一个电容器接地，另一个输入？[/quot]

    我同意滤波器拓扑更好、但我假设您无法更改原理图、只能取消装配或更换组件。 如果您能够遵循帖子中的建议、我建议您这样做。

    [引用 userid="461233" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1137173/ads131m06-environmental-noise-immunity/4223063 #4223063">经过一些考虑、我也不确定噪声的"真实"频率、我可能会捕获非常高的频率噪声、但由于采样频率为32kHz、因此会发生混叠。 设计良好的共模模拟滤波器可能会对其进行滤波。[/quot]

    对于混叠、我希望使用此图片(来自不同的数据表)：

    在此提醒一下、ADS131M06的 f_MOD 类似于~4MHz、您的截止频率在~100kHz (如果存储器为我提供正确的服务)范围内、因此我们应该为任何东西提供相当多的衰减以使其混叠。

    我看到客户使用斩波、而这有点像另一个调制、并且看到低频信号的混叠：

    您可以使用此处的公式进行反向计算、以找到斩波频率并查看其所在位置。 如果您处于低 OSR、频率可能会超出通带范围。

    [引用 userid="461233" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1137173/ads131m06-environmental-noise-immunity/4223063 #4223063"]-关于增益更高的问题、增大 PGA 是否会对 CMR 产生任何影响？ 还是只是放大(共模)噪声和信号？[/quot]

    简而言之，是的，但相对而言之，低增益和较高增益下较低(较差)的增益(>8)是相同的。 话虽如此、您可能可以进行一些快速数学运算、并发现与偏移等其他误差源相比、其他误差源将非常小(下图来自 TI 高精度实验室视频培训系列： https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs-ac-dc-specifications-offset-error-gain-error-cmrr-psrr-snr-and-thd?context=1139747-1140267-1128375-1139102-1128657) 

    最棒的

    Cole

  • 0
    TI__Guru**** 2386610 points
    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。

    明白了！ 非常感谢你的帮助。

    此致、

    Nicolas Verbeek