[参考译文] ADS124S08：50Hz 噪声影响输出

尊敬的 Bob：

我有一些反馈。

1)热敏电阻(两线制)的电流激励为50uA
2)已尝试使用内部参考进行测量- 代码散射问题消失
3)尝试在 REFN0和 GND 之间连接一个缓冲器(2kΩ)电阻器、但问题仍然存在。
具体而言、使用示波器测量50Hz 输入噪声时、R_REF 的 REFP0侧的噪声较大、而 R_REF 的 REFN0侧的噪声会大幅衰减。

2) 2)有两种评估硬件设置(比例式低侧外部基准)
该设置几乎与 SBAA275中的图7相同  

2.1)一个设置没有"缓冲器"电阻、REFN0连接到 GND -但它们仍然具有 REFN0的输入滤波器/电容器、如图7所示。

2.2)另一种设置具有"缓冲器"电阻、但看不到任何改进的性能

2.3)最终设置具有"缓冲器"电阻、并且不匹配输入滤波器、因此 REF 输入滤波器的截止频率(20Hz 左右)比 AIN 滤波器(2kHz 左右)低得多-在这种情况下、代码散射问题会衰减、并且它们会看到更好的性能

正在检查以下各项：
- 使用外部基准并测量内部温度或电压轨，以查看是否存在噪声

【问题】

-打开/关闭参考 REFN0的输入缓冲器是否会影响50Hz 进入信号链并传递到输出？
-问题似乎是50Hz 噪声进入/影响外部参考电路-有关如何最大程度地减少这种噪声的任何提示？
- 计算低侧基准设置的 REF 滤波器截止频率的公式是什么？
-如果 REFN0直接连接到 GND、该公式是什么？ (如果 REFN0连接到 GND、是否仍需要/需要差分电容？)

关于如何减轻50Hz 噪声影响参考的其他想法...？

Darren  

您好 Darren、

我以前没有看到过这种特定行为。  它可能与基准缓冲器有关。  我不确定3)的含义。  这是偏置电阻器吗？  如果是、 是否启用了负基准缓冲器？  是否还启用了正基准缓冲器？

如果 REF0N 和 AVSS 之间有一个偏置电阻器、那么我会说尝试在 REFN0处添加滤波电阻器、以创建差分输入滤波器、并确保为 REF0P 和 REF0N 启用基准缓冲器。  使能实际上是"不"的、因此为了启用基准缓冲器、应该在 REF 控制寄存器中将这些位设置为0。

您能否向我发送所使用的寄存器设置以及基准、热敏电阻和滤波器的电阻？

谢谢、

Bob B

您好 Darren、

还请发送滤波器中使用的 RC 值。  有些东西不会累加。  AVDD 电源是5V 还是3.3V？  如果 R_REF 的值小于热敏电阻、则测量值将超出范围。

我建议计算电流环路中的总压降、以验证是否满足 IDAC 合规电压。  0.25V 的偏置电压允许在温度范围内留有一定的裕度。  对于本实验、2k 足以产生偏置电压。

我的担忧是、"如果它们消除了噪声源、并且没有使用示波器检测到50Hz 输入噪声、代码散射问题也会消失。"  它们如何消除噪声源、不应该发生这种情况？  此外、如果连接到 AVSS (AGND)时 REFN0引脚上的50Hz 电压、则可能是接地连接不良造成的布局问题。  或者50Hz 下出现异常大的接地反弹、这再次表明布局问题。

我看到4ksps 时使用的是 SS 模式。  如果我能够看到来自 ADC 的原始数据为至少256个连续转换样本的连续转换、那将是很棒的。  当前使用的样本采集距离(样本之间的时间间隔)有多远？

此致、

Bob B  

尊敬的 Bob：

【基准差分滤波器和模拟输入差分滤波器】
-电阻器：1kΩ Ω
-差速器盖：47nF
- CM 电容：6.8nF

电容为±15%

【IDAC 合规性】
基准电阻为24k、25℃时热敏电阻为49.12k、但也有一个24k 电阻与热敏电阻并联以实现线性。
在测试中、它们使用标准50kΩ Ω 电阻器。 它们还有一个压降约为0.2V 的二极管。 因此、总的来说、当 AVDD = 3.3V 时、它们在 IDAC 路径中远低于2.5V、这在 IDAC = 50uA 时满足 AVDD - 0.4V 的限制。

【如何从系统中输入/去除噪声】
50kΩ Ω 电阻器通过1[m]长引线连接到电路板。 这些导线拾取50Hz 噪声。
当它们将电阻器直接连接到电路板上的端子时、可消除输入端的50Hz 噪声。

【ADC 输出代码】
他们正在目视检查控制台上的输出代码；因此、他们只需直观地注意到1[m]导联和外部基准的较大代码散射。 将电阻器直接插入电路板(50Hz)时、散射不明显。 或者、当使用内部基准时、散射不明显。

【布局/原理图】
我请求布局/原理图；如果收到、我将离线发送消息并分享这些信息(机密)

【总结】
他们认为滤波器可能存在问题。 它们是否需要 REFN0处的滤波器、或者是否可以将 REFN0直接连接到 GND？ 如果它们直接连接到 GND、那么如果它们在 REFP0引脚上只有滤波电阻器/CM 电容器、如何更改公式以计算-3dB 截止频率？ 本文档似乎表明您在计算中包含了基准电阻器。

e2echina.ti.com/.../4532.RTD-Ratiometric-Measurements-and-Filtering-Using-the-ADS1148-and-ADS1248-Family-of-Devices.pdf

尊敬的 Bob：

他们尝试将基准滤波器更新为1kΩ μ F 和4.7uF。 这减少了与噪声相关的输出代码散射。

然后、他们尝试将热敏电阻靠近办公室的一些"设备"。 他们不知道噪声级别是多少、但他们再次看到代码散射。  

它们将 IDAC 输出连接移至   AIN+线路上串联电阻(75Ω Ω)的内部。 为此、他们看到、即使将热敏电阻保持在靠近设备的位置、输出代码也几乎没有散射。

问题在于、IDAC 会导致串联电阻器上的压降、从而导致偏移误差...只有几 mV。 此误差无法针对 IDAC 的过热/漂移进行补偿。  

他们有一个 VBR 为30V 的二极管、他们认为耦合到1m 电缆的噪声信号足够大、足以使其穿过串联二极管并进入 IDAC 输出引脚、从而影响一些内部电路...我不知道、 但事实是、在将 IDAC 布线到该串联电阻器内时、它们的"噪声散射性能"显著提高。

1) 1)为什么您认为这有助于降低噪声...？

2) 2)我想知道、只要遵循 IDAC 合规电压、您是否可以在 IDAC 引脚上放置电容、并在 IDAC 输出和热敏电阻端子之间添加串联电阻。 可能同时使用串联电阻器和二极管来提供输入保护。

3) 3)如果它们以这种方式布线(在 AIN+串联电阻内部)-除了由于 IDAC 电流流经 AIN+和热敏电阻之间的串联电阻而产生的失调电压之外、是否存在任何问题？

4) 4)对于如何缓解在串联电阻内布置 IDAC 所导致的问题有何想法？

您好 Darren、

我不知道噪声为何会影响 IDAC。  该二极管仅有助于防止+电压瞬变进入 IDAC 引脚。  也许有一个瞬态会导致额外的电流流经 IDAC 引脚、并且电流会受到额外电阻的限制。

在热敏电阻元件之前添加串联电阻器不应出现问题。  在一个点上、一个2k 偏置电阻器被添加到基准。  我建议在 IDAC 引脚和热敏电阻引脚之间使用2k 电阻器、这不会导致合规性问题、也不会为测量增加偏移。  但是、这会增加从 IDAC 引脚到热敏电阻的路径上的电阻。

如果您还添加一个电容器、则需要考虑一些额外的趋稳。

此致、

Bob B

尊敬的 Bob：

看起来像是将二极管更换为电阻器(2k 用于测试)、并且在 IDAC 引脚上使用电容器将噪声降低到可接受的水平。

有关稳定时间的问题。

如果 IDAC 设置为输出50uA、那么它将输出50uC/s、对吧？
那么、从 Q = CV 开始、如果电容为1uF、并且所有设置后的 IDAC 电压为2V、那么充电 Q = 2uC、对吧？
如果是50uC/秒、则需要40ms 才能提供2uC、对吧？ (2uC/50uC/s)

因此、您需要选择仍保持 IDAC 合规性的最大电阻器、并尽可能降低电容、以获得最快的稳定时间、并在这些值与应用之间实现平衡、对吧？

此外、我还可以了解 IDAC 引脚的这种串联电阻在 IDAC 未运行时如何帮助 OVP、但当 IDAC 正在运行/输出电流时、这是如何工作的...？

(我有一些与此相关的布局材料、以查看噪声问题是否也与布局相关-我将在内部对此进行介绍)

您好 Darren、

在回答您的问题之前、让我先问您一个问题。  是否需要在 IDAC 引脚上放置一个电容器？  客户是否尝试过仅使用电阻器？

现在回答您的问题。  如果 IDAC 引脚在引脚和接地之间连接了一个电容器、则电容器将立即开始充电。  复杂的是流入电容器的电流组合 也被分成热敏电阻和模拟输入滤波器。  此外、电容器将以指数方式充电。  充电时间将取决于每个滤波器的 RC 时间常数。

公式实际上会变得非常复杂、因此您可能需要改用仿真。  原因是您不仅需要 IDAC 引脚来实现稳定、 还需要模拟输入和基准滤波器。  如果您确实构建了仿真、请记住存在一些多路复用器电阻。

是的、您将需要保持 IDAC 合规电压。  至于电阻器的尺寸、并不是很清楚电阻器的实际作用。  它将限制任何返回器件或通过器件引脚的电流。  仅使用二极管时、任何负 返回电流都将不受阻碍地流动。  因此、我不清楚为什么这种额外的阻力似乎在没有更多信息的情况下有所帮助。

添加的电阻会确保流经 ADC IDAC 引脚 ESD 结构的任何反向电流受到限制。  当使用二极管时、它只会阻止一个方向的电流流动。  如果负瞬态流过接地和 ESD 结构、则额外的电流将以意外的方式流动。  此时、这只是一个理论。  我们知道的是长电缆热敏电阻会耦合额外的噪声、这似乎会干扰 IDAC。  它如何干扰是未知的。

此致、

Bob B