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[参考译文] ADS1284:校准

Guru**** 2387830 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1284
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/1035296/ads1284-calibration

器件型号:ADS1284
主题中讨论的其他器件: REF5050

大家好、当我们对 ADS1284使用内部偏移和增益校准时、 每次它运行时都会得到不同的结果。 请帮助您检查以下代码吗?

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    顺便说一下、 如何在 偏移 校准、 FSC 校准之前和之后设置寄存器 OFFSET[1:0]?  

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    您好、黄宝、

    让我看看我能否直接回答您的问题。

    如何在偏移校准、FSC 校准之前和之后设置寄存器 OFFSET[1:0]?

    提醒一下、OFFSET[1:0]位域与 OFSCAL[2:0]和 GANCAL_[2:0](并通过扩展 FSC[2:0]寄存器)具有单独的功能。

    偏移寄存器仅用于消除空闲音调(在没有或应用小输入时可在输出的 FFT 中查看)。 此偏移应用于调制器输入、并应用于 PGA 输入之后、这将改变满量程范围(FSR)。

    在进行偏移校准的情况下、这会故意增加直流误差。 当我们进行偏移校准时,我们将尝试识别 PGA 和前端级其余部分中的直流误差。 因此,如果启用偏移,则将 PGA 的误差与偏移引入的误差混合在一起,这两种误差都可以得到纠正。 因此、您应该启用此功能、然后运行 OFSCAL 序列。

     

    每次运行时都会显示出结果。 请帮助您检查以下代码吗?

    第8.4.13节介绍了用于校准的“puesdo code”。 我不认为您的代码已发布,但如果不遵循此结构,则应将其修复。

     

    我想强调的是、运行校准并获得不同的结果是预期的。 无论运行 OFSCAL 还是 GANCAL、都会出现噪声。 在更新 FCS 寄存器中的结果之前、器件中的校准仅平均15次。 校准例程可以运行多次、并且可以对 FCS 取平均值以获得更一致的校准结果、如上面的数据表摘录中所示。

    对于上下文、本底噪声减少了 sqrt (n)的倒数、其中 n 是取平均数的数量。 因此、取的平均值越多、它就越能抵消噪声并最终收敛到预期的相关误差。

     

    最棒的

    Cole

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    您好、Cole、

    非常感谢您的帮助。 它确实有助于我执行正确的偏移校准过程。 而我有另一个问题。 采样率设置为1000Hz、PGA 增益 设置为0dB、输入短路时 的 RMS 噪声测试约为15uV、直流失调电压也约为15uV、然后我进行偏移校准、偏移校准后、直流失调 电压降低至约1.5uV、 而 RMS 噪声 仍然约为15uV。 根据数据表、RMS 噪声应为1.6uV、如下图所示。 使用了低功耗模式和启用 CHOP。 是否有任何其他设置 不正确、或者 PCB 布局是否会出现问题?

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    您好、Bao Huang、

    根据您的描述、有几件事值得注意。 通常、我们可以在 EVM 上显示的表中获取数据表规格。 这意味着:

    • 测试设置不正确
    • 有一些设置或其他配置使测试设置不同于数据表测试(您建议使用)
    • PCB、系统或环境因测试而异、这些测试会产生更多的噪声(您建议使用这种噪声)
      • 这包括有噪声的基准电压、PCB 布局以及 输入电路产生的任何噪声

    测试概述:

    我们注意到、您未提供任何数据或 FFT 来说明您如何实现计算得出的噪声级别。 对于上下文、您链接的表是以与上述测试条件类似的方式派生的。 请注意、双极电源和基准电压 以及低功耗模式、 启用偏移、斩波和相同的1000SPS 数据速率。 如您所见、图3与您的测试条件非常相似、如果不是、请列出差异并在此设置中配置器件、以查看您是否可以匹配数据表性能。

    通过简单地使用数据表中给出的公式、我们可以将 SNR 转换为输入参考噪声:

    对图3执行一些快速数学运算:

    • SNR/20 = log (FSR/N)
    • FSR/N =^μ s (SNR/20)
    • FSR/10^(SNR/20)= N
    • (Vref/(2*sqrt (2)*PGA)/(^μ s (SNR/20)= N
    • (5/(2 * sqrt (2)* 1))/(10^(123.7/20)= N
    • n_RMS = 1.55 uV_RMS

    该值约为表中给出的1.6 uV_RMS。

    因此、如果您无法获得类似的 SNR 值、我上面列出的其中一个要点是正确的。

    测试设置:

    这里没有什么特别的。 输入应短接至相同的电压、并应施加1/2 Vs 共模电压。 这意味着 AINPx 和 AINNx 将连接到同一电位、然后以某种方式连接到 GND (即(AVDD+AVDD)/2)。

    设置 MUX[2:0]会通过400 Ω 电阻器在内部将输入连接在一起。 否则、您可以尝试在外部短接输入、这可能会降低性能、请在外部小心短接输入。

    设置:

    您列出的任何内容似乎都不会导致噪声测量的差异。 我建议您查看我为数据表图显示的测试条件。  如果您使用的是单极电源、请不要担心、因为如果使用测试设置、那么输入将短接至正确的共模电压(例如、AVDD = 5V、AVSS = 0V、然后 VCM = 2.5V)、它不会影响性能。

    PCB 或其他因素:

    请随意分享原理图、我认为我们还不需要查看布局。 请注意、在所有其他操作都正确完成的情况下、噪声基准通常是一个问题。 请查看系统中所用基准的噪声规格。 请注意、我们在测试中使用了 REF5050。

    最棒的

    Cole

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    您好、Cole、

    噪音问题已经解决。 另外还有两个问题、如下所示:

    1、输入端连接到100Ω Ω 电阻器时、记录的数据始终具有很高的噪声、可能高达1000uV,、大约40秒后、噪声会恢复正常、如规范所述、AD 是否需要一些时间才能稳定?  

    频谱如下所示、看起来像1/f 噪声。  

    2.测量的电压始终约为信号输入的1.06,我们没有执行 FSC 校准。

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    您好、Bao Huang、

    1、输入端连接到100Ω Ω 电阻器时、记录的数据始终具有很高的噪声、可能高达1000uV,、大约40秒后、噪声会恢复正常、如规范所述、AD 是否需要一些时间才能稳定?

    这些信息不足以告诉我您输入的电压类型、输入上的电路以及 您的测试步骤。 例如、什么是100欧姆串联或并联? 您的滤波器怎么样? 什么是1000uV 噪声- RMS 或峰峰值? 因此、我必须做出一些假设来回答这一问题。

    虽然我看到闪烁噪声的含义、但这对我来说并不像闪烁噪声(尤其是因为斩波输入理论上没有1/f 噪声)。  这看起来更像是具有直流输入的 RC 充电电路的 FFT。 如果您可以监控输入电压并将其与此处收集的数据(我们将假定这是 ADC 的输出)进行比较、则我们预计您将施加直流信号。 但是、直流信号直到 FFT 捕获的电压之后才会达到其目标电压。 简而言之、这看起来像是一个稳定问题。 尝试查看您是否可以找到系统中的电压未稳定。

    或者、如果您在为 ADC 加电后尝试直接捕获数据、这可能是需要稳定的基准电压的 RC。 如果基准上有一个需要充电的 RC 滤波器、有时会发生这种情况。  

    我会说、40秒是等待任何东西稳定的很长的时间。 我是指100s 的电容型 RC 响应 UF。 因此、如果您在进行测量时尚未验证系统是否稳定、我强烈建议您进行验证。

    2.测量的电压始终约为信号输入的1.06,我们没有执行 FSC 校准

    同样、我没有关于您的原理图或输入电路以及测试条件或电压输入值的信息。

    我们假设您的 ADC 测量值始终为给定原始信号的106%。

    需要记住的一点是、如果您尚未进行校准、系统的失调电压和失调电压。 75mV 可能与满量程信号无关、但如果您有1V 输入、则可能很重要。 此外、我们确实希望器件产生增益误差、因此我们不知道您对输出端最终误差的贡献。

    建议您首先测量偏移。 与噪声测试类似、在中标度共模电压下将输入连接在一起、您应该能够对 测量结果中的噪声求平均值、以查看最终电压稳定到什么值。 这将让您了解失调电压(通过有效地提供0V 输入信号以及在 ADC 输出端看到的值)以及该电压 与 原始测试的比较情况。

    最后的想法  

    我还将承认、像这样的地震器件没有相对较好的直流性能、并且主要用于交流信号(并且在输入端进行交流耦合)。 如果您有一个合适的正弦发生器、则很容易通过计算输出代码中预期的 RMS 电压来确定您是否获得预期的性能。 如果您想解释您尝试测试的内容、 我们可能会提供一些建议。

    最棒的

    Cole

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    您好、Cole、

    谢谢、上述问题得到了解决。 关于 HPF 滤波器、我对结果有点困惑、请帮助查看。

    模拟输入短路、 HPF 设置为1Hz 时本底噪声的数据频谱如下:

    在我看来、应该与下图类似、 软件滤波器应用1Hz 低截止频率。

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    您好、Bao Huang、

    我对您的数据有点困惑、因为 它不是同类比较。 我本来希望 x 轴和 y 轴缩放至相同的值。 如果您特别关注高通截止、我希望您放大并查看截止行为、并将 x 轴置于对数格式、以便我们可以与数据表进行比较、如下所示。 如果您的截止频率为1Hz、我无法看到0.1Hz 的位置  

    我假设您在500SPS 时使用了0337h、如数据表中所示? 我已将下面的公式抛出以供参考。 但如上面的滤波器所示、它只是一阶高通滤波器、因此滚降不是很急剧

    我要指出 的是、我看不到一个图中频谱相对于另一个图中的-10dB 悬停的原因。 因此、如果问题出在这里、请告诉我。

    E2E 上的可搜索性:

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    我们现在可以在此处回答 HPF 问题、但如果出现新问题、请使用顶部的"提问相关问题"按钮。

    谢谢、

    Cole