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[参考译文] ADS1248:极端寒冷条件下的校准结果不良- 40°C

Guru**** 2538960 points
Other Parts Discussed in Thread: TMS570LS3137, ADS1248

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/1159395/ads1248-bad-calibration-results-under-extreme-cold-condition--40-c

器件型号:ADS1248
主题中讨论的其他器件:TMS570LS3137

你(们)好。

我们在其中一个设计中使用了两个24位 ADS1248 A/D、并且这两个 A/D 在环境温度下(1000个电源周期)正常工作2年。 执行加电校准、结果始终用于提高数据采样精度。 此设计在 TI TMS570LS3137的同一 SPI1总线上使用两个 A/D、采用 MibSPI1协议、当然还有不同的芯片选择。

通过在 SYS0寄存 器中配置 SPS=640、输入 fCLK 为4MHz、校准将需要26ms 的时间才能结束、这在软件中是完全尊重的延迟。

典型校准偏移、几乎始终具有最大8lsb 可变校正、如下所示:

  • A/D1 OFC 寄存器:0xFFFFFF4
  • A/D2 OFC 寄存器: 0x000038

典型采样通道读数:

  模数1       A/D #2

===================================

TATohm:100.449 ADPTohm:100.433
TAT_SE: 0.407 ADPT_SE: 0.381
AoA_HI:1.69017 AOS_HI:1.67619
AoA_WP:0.92478 AOS_WP:0.83765
PS_DIO:0.74319 PT_DIO:0.75141
Bee_1:4.99949 Bee_2:4.99915

最近、我们将产品置于温度认证中。 在大约-40°C 的温度下稳定了一段时间(小时)后、我们尝试打开设备电源。 虽然在大多数情况下、设备在此温度下正常运行、但至少观察到以下奇怪行为的2倍:

  • A/D1 OFC 寄存器:0xDFFFA8
  • A/D2 OFC 寄存器: 0x200057

如您所见、两个 A/D 的 OFC 寄存器是对另一个模数的完美补充、使0xFFFFFF.  

采样通道读数错误:

  模数1       A/D #2

===================================

TATohm:178.593 ADPTohm:22.517
TAT_SE:78.276 ADPT_SE:-77.560
AoA_HI:2.04800 AOS_HI:1.15313
AoA_WP:2.04800 AOS_WP:1.15286
PS_DIO:0.99588 PT_DIO:0.49188
Bite:1:6.15220 Bite:2:3.45857

不出所料(校准结果错误且它们是互补的事实)、对两个 A/D 的 CH1=(A/D1 CH1+A/D2 CH1)/2求平均值会得到与 校准成功的情况类似的结果。  

我们的问题是、同一 SPI 总线上的两个独立 A/D 如何能够相互产生完美的互补校准结果? 您能否向我们指明故障排除的方向?

谢谢、致以诚挚的问候。

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    您好、黄楚仁、

    您能帮助我了解这些测量结果吗? 什么是 TATohm、ADPTohm 等? ADC 是否测量的电压完全相同、即您要向每个 ADC 馈送相同的信号? 或者您的系统是以其他方式配置的吗? 我想理解的是、您为什么要读取两个 ADC 来测量几乎完全相同的东西。 这只是为了实现冗余吗?

    此外、您在这些测量中使用了什么基准? ADC 内部 VREF 还是外部 VREF? 如果是外部电压、则为 ADC 提供什么电压?

    如果您可以分享包含 ADC、输入和 VREF 的原理图、这会很有帮助。

    布莱恩

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    您好、Bryan、

    2个 ADS1248器件不采用冗余配置。 它们是独立的实现方式、正在对不同的物理 ANI 进行采样、尽管某些通道具有相似的电压。

    这就是说、两个 ADS1248都位于同一 MibSPI3总线上、具有不同的 CS、对不同的 ANI 进行采样。 我可能应该把这些术语更改为 AD1 CH01、AD2 CH01等等...  

    在为每个 A/D 执行校准命令后、两个 OFC 寄存器的互补性意味着 A/D1 CH0x 的丢失成为 A/D2 CH0x 的增益。 我不应该说平均值、很抱歉、这是误导。

    VREF 为2.048V、每个 A/D 的前2个通道使用1mA 的内部激励电流。

    它看起来更像是在软件或总线上混用、但为什么只有在-40°C 以下时才会神秘。 在这种情况下、可能不需要原理图。 你有什么看法?

    我们正在调查我们的最终结果... 如果您有任何线索、请分享。

    谢谢。

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    你好、Chuck、

    此类误差通常与基准电压相关。 一个非常大的偏移测量通常表明基准没有稳定至它的最终值。 假设失调电压在所有情况下都相同、小 VREF 会导致较大的失调电压代码。 您说基准电压为2.048V、但没有说明您使用的是内部 VREF 还是外部 VREF。

    我会检查以确保基准电压在所有情况下都是稳定的。

    您是否在任何情况下使用比例式基准? 似乎您使用 IDAC 偏置某种东西、您的测量值之一似乎以欧姆("ADPTohm")指定、例如 RTD。 或者、您是否始终使用内部(或外部) 2.048V 基准电压?

    布莱恩

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    您好、Bryan、

    每个 A/D 的前2个通道处于 RTD 模式、使用内部生成的1mA 电流、而另外4个通道使用2.048V 的外部 VREF。

    请在下面找到其中一个 A/D 的相关原理图、另一个 A/D 的原理图相同

    有什么建议吗?

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    您好、黄楚仁、

    您使用哪种基准进行校准? R35两端的电压还是 REFx1 (2.048V)上的电压?  您能否提供2.048V 外部基准的器件型号?

    您是否检查过这些参数、以确保它们在进行测量时保持稳定?

    布莱恩

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    早上好、Bryan、

     ANI_VREF 2.048V 器件型号为 ADR4520、如下所示:

    MUXCAL 参数设置为001以选择偏移校准。 根据数据表:  

    001:偏移校准。 模拟输入被断开和 AINP
    和 AINN 在内部连接至1/2 Vs (AVDD + AVSS)/2。

    根据设计、基准应保持稳定、因为校准仅在系统复位后250ms 执行。 请注意、仅当所有提供的电压(3.3V、1.2V 等)都稳定时、才会执行 MCU PORST。 但是、我们的温度低于-40°C、这是 ADS1248工作范围的下限。

    谢谢。

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    您好、黄楚仁、

    这的确是一个有趣的问题。 在两个不同的器件上会出现相同的问题、但方向相反(即一个 ADC 具有负失调电压、另一个 ADC 具有完全相同的幅度、尽管存在正失调电压)、这一点非常奇怪。 没有任何明显的可能原因会跳出来。

    因此、让我提出一些其他问题、以便更好地了解此问题的发生方式:  

    • 自5天前发布此主题以来、您是否遇到过此问题的其他情况?
    • 此事件是可重现的、还是随机的?
    • 是否有任何方法可以从该问题中恢复? 例如、如果您注意到发生了这种情况、您是否可以重新运行校准、一切都正常了? 或者、您是否需要做一些更极端的事情、例如循环通电?
    • 您有多个电路板遇到问题、还是只有一个电路板? 您总共拥有多少块电路板?
    • 您说此问题迄今已发生两次。 您总共运行了多少次测试?
    • 您如何执行温度鉴定? 热流或其他一些方法进行测量? 也就是说、ADC 温度是否可能低于-40C、或者鉴定是否受到严格控制?
    • 为了我自己的自我评估、为什么在两年后您要进行温度鉴定?

    布莱恩

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    [引用 userid="204916" URL"~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1159395/ads1248-bad-calibration-results-under-extreme-cold-condition--40-c/4364175 #4364175"]
    • 自5天前发布此主题以来、您是否遇到过此问题的其他情况?
    • 此事件是可重现的、还是随机的?
    • 是否有任何方法可以从该问题中恢复? 例如、如果您注意到发生了这种情况、您是否可以重新运行校准、一切都正常了? 或者、您是否需要做一些更极端的事情、例如循环通电?
    • 您有多个电路板遇到问题、还是只有一个电路板? 您总共拥有多少块电路板?
    • 您说此问题迄今已发生两次。 您总共运行了多少次测试?
    • 您如何执行温度鉴定? 热流或其他一些方法进行测量? 也就是说、ADC 温度是否可能低于-40C、或者鉴定是否受到严格控制?
    • 为了我自己的自我评估、为什么在两年后您要进行温度鉴定?
    [/报价]

    您好、Bryan、

    嗯、这个问题不能轻易重复、我们只观察了两次使用同一个单元的情况、是的、只有一点低于-40°C、就像低至-45°C 最大值 但互补性仍然非常奇怪、因为 A/D 都是独立的实现方式、即使在与不同 CS 共享同一个 SPI 总线时也是如此。 根据您的经验、如果没有任何问题、那么我们了解、继续进行故障排除将非常困难。

    从问题中恢复? 是的、在错误的 A/D 操作下运行15分钟后进行下电上电会修复问题、稳定在-45°C 我们了解内部温升可能会影响正常情况的发生。

     HW 上的温度鉴定测试使用受控和校准的温度室。

    两年是产品的开发周期、我们有一千次电源会议、大部分时间是在环境中、从未观察到过这种奇怪的行为(互补)、我们现在才达到温度鉴定阶段。

    也就是说、如果有其他数据可用、我们将向您提供更新。

    此致!

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    您好、黄楚仁、

    感谢您提供更多背景信息

    同意您关于此问题的互补性质的观点:如果所有位都保持在高电平或低电平、但两个不同的 ADC 具有相等且相反的偏移校准系数没有任何意义、我们或许能够对其进行解释。 两个不同器件之间不应存在直接关联。 然而、这种事件随机发生的概率几乎为零。

    我可以说、不清楚 ADC 的行为将超出温度范围。 因此、在温度<-40C 时运行可能会导致不确定的行为。 我想这是导致该问题的一个可能原因

    还有一点:您是否检查了 ADC 的实际输出数据、以确保从 ADC 接收到的数据与您的控制器正在计算的数据相匹配? 我会使用逻辑分析仪来确保数据正确(实际 ADC 数据和 OFC 寄存器中存储的值)。 我知道系统运行良好已有很长一段时间、因此控制器不太可能出现一些处理/数学错误、但我不确定还有什么建议

    如果您想在继续测试时分享有关此问题的任何其他信息、请这样做。 我将认为此帖子现在已关闭、但您可以以后再回来、添加到此帖子或启动新帖子。

    布莱恩

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    您好、Bryan、

    正如我在第一个帖子中所说的、根据您的建议、"毫不奇怪(校准结果错误且它们是互补的事实)、对  两个 A/D 的 CH1=(A/D1 CH1+A/D2 CH1)/2求平均值会提供与 校准成功的情况类似的结果。" 因此、由于每个 A/D 上的同一通道相似(但不同)、我们可以看到在 考虑校准后、两个 A/D 都提供了正确的值。 这很明显、因为校准结果的总和为零(0)、因此一个会抵消另一个。

    是的、请考虑关闭此案例。  

    感谢您的支持。