[参考译文] ADS1241：输入上的噪声和闪存伪影

您好！

下面是 Fmod 干扰的 oszi-prints。

引脚16 (AIN7)上大约153,6kHz 的干扰(38,4Hz*4)。

黄色：nDRDY 引脚：下降沿=输出寄存器中的新数据。 第一个日期被丢弃、因为可能是之前数据转换中的错误日期。 在第二次转换期间存在干扰。

那么该怎么办呢？

此致

Christian

尊敬的 Christian：

您能帮您提供有关此问题的更多背景信息吗？ 您说您已经使用 ADS1241 5年了、以前没有遇到过这个问题、最近才开始使用？ 或者在您的整个开发过程中是否存在此问题？ 如果问题是新问题、您的设计、布局等是否有任何可能导致此类干扰的变化？ 在经过多年的测试后、这种情况只是"出现"是相当奇怪的。

您的 ADC 输入端是否有抗混叠滤波器？ 如果是、组件值是多少？ 如果可以、发送原理图可能会有所帮助。

以下是精密 ADC 的一些通用接地和布局最佳实践： https://e2e.ti.com/support/data-converters/f/73/t/755516

布莱恩

您好、Brain、

我没有开发该板、但我现在正在调查使用 PT100 (基于电阻的计算)进行温度测量时出现的测量误差。 我们注意到、用于计算 PT100电阻的基本电压测量值存在波动、我确实测量了干扰、如上所示、所有 ADC 输入都是如此。 客户以前从未解决过温度测量不确定问题、但在去年年底解决了这一问题。 我真的不知道、自从开发电路板以来、问题是否存在。  

我们使用两个输入进行差分测量。 任何输入都有1k Ω 电阻与另一个输入耦合10nF。 10nF 显示在第8页的 ADS1241MEVM pdf 中(原理图：C2、C5；R3、R4、R5、 R6在我们的设计中为1k Ω)。

此致 Christian

对不起，布莱恩，写“大脑”。

尊敬的 Christian：

我会尝试修改输入滤波器的值、看看这是否会产生影响。 对于当前的实现、我不确定您将获得非常好的 Fmod 抑制(抗混叠)。 有关更多详细信息、请参阅此链接： https://e2e.ti.com/support/data-converters/f/73/t/955466?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=faq%3Atrue

幸运的是、ADS1241的采样速度不是很快、因此您应该能够在滤波器开始影响总体测量稳定时间之前显著降低3dB BW。 我还会在您的设计中包含共模滤波器(例如 ADS1241EVM 原理图中的 C1和 C3)。

请尝试一下、让我知道结果是什么。 我还想指出的是、我们推出了该 ADC 的新一代版本、尤其是 ADS124S08。 该器件具有更好的性能、更多功能、更低的噪声、更低的功耗、更小的尺寸、 和更低的成本。 我知道不可能在当前 PCB 中更改 ADC、但我会在未来的修订或新项目中强烈考虑它。

布莱恩

尊敬的 Christian：

您可以向我发送配置设置吗？ 具体来说、如果您启用了缓冲器、会怎么样？ 如果您的输入正在研究禁用缓冲器的 ADS1241相对较低阻抗输入结构、这肯定会导致问题。

根据我之前关于更改滤波器带宽的评论、您可能还特别考虑减小输入电阻器的尺寸并增大差分电容器的尺寸。

本应用手册更详细地介绍了其中的一些建议： https://www.ti.com/lit/an/sbaa090/sbaa090.pdf

布莱恩

您好、Brain、

非常感谢您提供 sbaa090.pdf 的最后一个链接。 第6页介绍了与 PGA 相关的第一个积分器级使用的时钟。 因此、我们在一次测量中使用 PGA = 16、因此我们现在知道哪些电压"波动"。 在此测量范围内、我们使用内部缓冲器(BUFEN = 1)。 输入信号的范围为50mV...60mV。 我已经尝试将某些电容器从输入端引入接地、作为共模滤波器。 它们就足够了 、但首先我们不想更改电路和布局。 是否可以更改软件以降低干扰？

谢谢 Christian

对不起，布莱恩，再次写“大脑”…抱歉……我的错。

Bryan、我必须回到你们这里、

我注意到、我们在该特定测量中关闭了输入缓冲器。 在进行特定测量之前、我们使用打开的缓冲器按顺序执行另外两次测量、在这两次测量期间、我看不到第一个积分器的采样频率产生的任何伪影。 因此 、工件有一些事情可以做、要么缓冲器打开(没有工件)、要么不打开(有工件)。

这是 这两个选项之间的主要差异、现在我有一个与缓冲区相关的问题。 可以在数据表中阅读以下内容：

'输入缓冲器在未启用缓冲器的情况下、ADS1240/41的输入阻抗约为5MΩ Ω/PGA。 对于需要极高输入阻抗的系统、ADS1240/41提供了一个斩波稳定差分 FET 输入电压缓冲器。 当被激活时，缓冲器将 ADS1240/41输入阻抗提升至大约5GΩ Ω。缓冲器的输入范围大约为50mV 至 AVDD–1.5V。 缓冲器的线性度将超过该范围。应调整差分信号，使两个信号都处于缓冲器的输入范围内。”

每个引脚的信号范围为50mV...60mV。 那么差分电压要小得多。  此时数据表中的文本不够清晰、因为 https://www.ti.com/lit/an/sbaa090/sbaa090.pdf 中也对缓冲器进行了说明 、第7页上显示了每个引脚的缓冲器。 这使我很困惑。 问题是：我们是否必须使用缓冲器？

尊敬的 Christian：

我现在有点困惑。 您之前说过：

"因此、我们在一次测量中使用 PGA = 16、因此我们现在知道哪些电压"波动"。 在此测量范围内、我们使用内部缓冲器(BUFEN = 1)"

我将其理解为您打开缓冲器、当您打开缓冲器时、您会看到这些工件。 但是、您在上一篇文章中说：

"因此 、工件有一些事情可以做、要么缓冲器打开(没有工件)、要么不打开(有工件)"

因此、这种说法似乎与第一种说法相冲突。 您能澄清一下吗？

由于上述输入电流、您将在1k Ω 输入电阻器上看到一些压降。 该缓冲器将输入引脚与调制器采样电路分开、因此可以减轻这种影响。 因此、我假设您希望缓冲器始终开启。 不过、正如您正确提到的、缓冲器会限制您可以应用于输入的绝对输入电压、因此您需要尊重这一更有限的输入范围。 否则、缓冲器将开始在其非线性区域运行、输出数据将不准确。

布莱恩