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[参考译文] ADS1299 μ:ADS1299的噪声问题

Guru**** 2382230 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1299, SN74AHC1G126, LMK1C1104
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/973164/ads1299-about-the-noise-problem-of-ads1299

器件型号:ADS1299
主题中讨论的其他器件: SN74AHC1G126LMK1C1104

您好、Ryan! 我想问您一些问题。

在调试 ADS1299的过程中、我们遇到了以下问题:以菊花链模式连接四个 ads1299芯片以接收数据、并通过输入端的10K 电阻器并联 REF、GND 和所有输入 测试噪声时、频率约为9.76HZ 的尖峰干扰会发生、但在单个 ADS1299或所有四个 ADS1299前端上均短路、不存在此类噪声。 是 ADS1299的内部噪声、还是其他地方可能会干扰它?

 

这是我们的电路:

首先、这是四个 ADS1299的部分原理图:

我们可以看到、我们同时使用 DAISY_IN、DOUT、CS1和 CS2引脚、因为我们希望同时使用菊花链模式和级联模式。 使用多级联模式(级联模式)分别配置每个 ADS1299、然后使用菊花链模式同时读取四个 ADS1299的 ADC 转换数据。

 

同时、为了确保四个 ADS1299具有相同的时钟源、使用2.048Mhz 有源晶体振荡器(振荡器)、然后通过1:4LVCMOS 时钟缓冲器(即 LMK1C1104)输入到每个 ADS1299。 同时、为了防止第二个 ADS1299和第三个 ADS1299远离菊花链模式(菊花链模式)读取数据错误、我还在第二个 DAISY_IN 和第三个 DOUT 缓冲器(单总线缓冲器)(即 SN74AHC1G126)之间添加了一段数据、 如下所示:

下一个现象是:

我们的第一选择是对四个 ADS1299的所有输入以及 SRB 和 BIADOUT 短路。 噪声非常低、没有明显的干扰。 时域图和频域图上没有明显的噪声。

但是、当我们通过电阻器并联所有输入时、SRB 和 BIADOUT 如下所示:

在这种情况下、将出现频率约为9.76hz 的尖峰、这在时域图和频域图中都非常明显。

我们尝试将至少两个电阻器连接到每个 ADS1299的输入端。 只需查看连接到电阻器的输入信号。 我们可以看到以下尖峰:

其中一个网格是1的窗口长度、一个点阵中大约有10个峰值。

 

以下是两分钟数据的频域:

如上所示、我们可以看到频率为9.76HZ、其频率加倍。

 

输入短路时无噪声、连接电子时有噪声。 起初、我们怀疑是由电阻引起的、因此我们使用的电路板仅有一个 ADS1299。 如前所述、我们测量了与电阻并联的输入端子、发现没有噪声。 低电平、信号如图所示:

如上所示、当只有一个 ADS1299时、可以看出没有尖峰噪声。

 

我们还发现了一个奇怪的现象、我们的每个 ADS1299至少有两个输入连接到电阻器、测试发现只有第二个信号噪声异常高、其他元件的噪声基本相同、 我们有几个在电路板被更换后发现第二件非常嘈杂。 说明这可能是设计问题或 ADS1299自身的问题、不应受到焊接等外部影响。 如图所示:

由于在第二个和第三个层之间添加了信号缓冲器(单总线缓冲器)、因此怀疑它会对信号产生影响、但在短接两个层 DAISY_IN 和第三个层 DOUT 后、发现没有信号改善。

请注意、四芯片 ADS1299和单芯片 ADS1299的电源电路和主控制完全相同。 同时、我们还分析了9.76hz、2.048Mhz 振荡器的源分频为7.8HZ、SPI 通信速率为5MHz 低至9.53HZ、主控制80MHz 分频为9.53HZ。 所有电源均使用无振荡频率的 LDO。 它是由 RC 振荡引起的吗? 最后、未找到频率源。

 

我们现在主要有以下问题:

ADS1299是否会生成9.76HZ 的频率? 如果不是、这最有可能从哪里引入?

第二个 ADS1299的噪声非常高。 导致这种现象的原因是什么? 是否有任何方法可以消除它。

3.短路时没有噪声,连接电阻时有噪声?

4、对于同一电路、为什么 ADS1299中没有噪声、为什么 ADS1299的四个部分中有噪声?

 

Ryan 和专家请帮我回答、我知道有很多描述、但这让我们困扰了很长时间。

此致

  • 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。

    这是四个 ADS1299的部分原理图:

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    • @Alexander Smith,@Ryan Andrews,@TCT,请帮助回答此问题、非常感谢。

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    您好!

    感谢您发帖。 请参阅下面的内嵌我的评论。  

     ADS1299是否 会生成9.76HZ 的频率? 如果不是、这最有可能从哪里引入?

    >> ADS1299没有内部生成的频率9.76Hz。 交流导联脱落频率工作在7.8Hz、31.2Hz 或 FDR/4下。 这个特定的9.76Hz 可能在外部与器件耦合。 可能存在 EMI 干扰、例如外部光源、监视器和附近的其他噪声源。

    第二 个 ADS1299的噪声 非常高。 导致这种现象的原因是什么? 是否有任何方法可以消除它。

    >>请参阅注释4。  

    3.短路时没有噪声,连接电阻时有噪声?

    >>当您短接输入时、任何外部噪声耦合都将显示为共模信号、ADC 将拒绝该信号、因此您在输入短接时不会看到明显的噪声。   

    4、对于同一电路、 为什么 ADS1299中没有噪声 、 为什么 ADS1299的四个部分中有噪声

    >> 4个 ADS1299是否安装在同一 EVM 硬件中? 可能会有一些布局或其他因素导致差异。   

    您能否详细说明有关 SPI 通信和主控制的说明中提到的9.53Hz 信号?

    谢谢。

    -TC

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    尊敬的 TC:

    非常感谢您的回复!

    关于注释3、我的输入短路、与电阻器并联有一定的相似之处、因为在 PCB 上、ADS1299的输入端子将与特定电阻电阻器串联、 它充当 RC 低通滤波器、因此它位于 ADS1299芯片的所有输入端子短路后的外壳中、它与 ADS1299芯片和 SRB 的所有输入引脚等效、偏置通过电阻器并联、 但电阻相对较小、但此时几乎没有噪声。 但是、当我连接一些外部电阻器时、如问题中所示、此时的噪声将变得非常大。 让我感到困惑的是、这两种方法是通过电阻器并联 ADS1299芯片的输入引脚、 但是、直接短路(PCB 中的输入端口也将通过小电阻(10K 以内)并联、)输入端子的噪声比通过外部电阻器并联输入端子的噪声低得多。 它只会增加电阻、为什么会出现这种现象?

    关于注释4、我们在一块 PCB 上使用了四个 ADS1299、布局基本相同。 9.53HZ 不是噪声干扰、这意味着 SPI 时钟为5M、5M/(2^19)=9.53HZ、这不同于9.76hz、因此不包括 SPI 时钟干扰。

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    您好!

    电路板上是否有任何与 ADS1299一起使用的射频电路? 当外部电阻器连接到输入端时、您可能会看到一些 EMI 干扰。 如果可能、请关闭或禁用任何射频电路、并查看这是否有助于您在 FFT 频谱中看到的音调。 其他实验将使用 ADS1299的 EMI 屏蔽、并检查这是否有助于消除音调。

    谢谢。

    -TC

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    您好,TC

    我们确实有一些射频电路、但它们暂时无法关断。 现在、我们怀疑射频电路的大电流对接地和电源造成了影响。 这是可行的吗?

    谢谢。

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    您好!

    耦合可能通过电源和接地注入。 器件的高 PSRR 将有助于缓解电源耦合。 但是、如果 ADS1299器件与射频电路共用同一接地、则噪声注入将更加明显。 如果我们可以将射频电路与 ADS1299的敏感输入电路隔离、则调试该问题会很有帮助。    

    谢谢。

    -TC

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    您好,

    好的、TC 非常感谢您、但我们使用的电池只有一个接地。 是否有任何好的方法来分离接地?

    谢谢。

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    您好!

    数据表第12节中提供了一些布局建议和指南供您参考。 我建议您 参考制造商的一些射频布局建议、以最大程度地减少任何干扰问题。

    谢谢。

    -TC

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    您好,

    我们参考了此设计。

    TC 非常感谢您,