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[参考译文] ADS1220:来自 DAC1输出的电流不是恒定/噪声

Guru**** 2391675 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1220

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/959322/ads1220-current-from-dac1-output-not-constant-noisy

器件型号:ADS1220

我们使用 DAC1电流(1.5mA)在我们要测量的两个电阻器和一个基准电阻器上产生压降。 DAC1电流会影响器件的属性、但如果它恒定/稳定、这不是问题。 不是。

我们的电阻器链是输入- R1 - REF - R2 - GND 和输入- R3 - REF - R2 -GND。 我们将测量 R1、R2、R3和内部热敏电阻。 10ms 后、我们切换到下一个测量。 一次转换大约需要6ms (因此总周期时间为40ms)。 在第一个间隔中、我们在 R1中输入 DAC1电流;对于所有其他周期、我们在 R3中输入。 测量设置为连续。

预期的行为是 R2电阻器中的电流恒定(在 R1至 R3之间以及之后两个短时间内将输入切换)。 我们看到它不是、并且每次转换后 R2上的电压上都有噪声。 噪声的重复率约为60kHz (看起来像激励)、然后在1.2MHz 下振铃。  

从转换到转换、为什么 DAC1电流不是恒定的(如图所示、我们将测量设置为连续)? 在第一次转换(6ms)后、第二次转换将不会完成、但这不会影响 DAC1电流。

是否有任何关于 DAC1电流为什么会显示激励/振铃行为的想法?

谢谢、

  • 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。

    嗨、Heino、

    很多细节缺失。  查看 ADS1220连接电源配置和所用电阻值的实际原理图将非常有帮助。  了解使用的特定寄存器设置以及输入的连接方式也会非常有帮助。  我不清楚您的内部热敏电阻是什么意思?  您是指 ADS1220的内部温度传感器、还是您的电路中还有其他热敏电阻?

    通常、IDAC 设计用于比例式测量。  这样、测量中的大多数噪声和 IDAC 漂移都会抵消。  您是否以这种方式使用 REF 电阻器?  满足 IDAC 合规性也很重要。  电流路径中所有元件的总压降必须小于 AVDD - 0.9V、以 AVSS 为基准。  不符合合规电压是 IDAC 输出不一致的常见原因。

    老实说、我从未实际从噪声方面查看过 IDAC 输出。  ADS1220将消除高频噪声、除非噪声混叠回到通带中。  在测量输入上使用一些抗混叠滤波器非常重要。

    目前尚不清楚电流是如何输送的或总电流路径。  需要考虑的一点是测量的输入范围。  例如、使用单极模拟电源时、以 GND 为基准的测量必须禁用并旁路 PGA。  这会降低输入阻抗、还可能导致输入上出现电荷注入、这可能是您看到的内容的一部分。

    此致、

    Bob B

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    感谢 Bob 的回复。  

    我附上了一些澄清(希望如此)。 连接电路时、基准电阻位于中间、R1始终位于电路中、R2/R3位于电路中、具体取决于我们注入 DAC 电流的位置。 我们使用基准电阻作为分压器进行比例式测量。 R2/R3的典型值为700欧姆、R1为300欧姆。 我确实看到了您在 AVDD (3.3V)上的观点、我们可能不会满足-0.9V 缓冲器(对于电阻值、我们可能处于3V)。 我可以减小电流以解决该问题。 我们正在禁用 PGA。 但是、在第一个转换过程中、我们看不到任何问题。  

    4次测量的寄存器设置为:

    0x41 0x04 0x47 0x80

    0x31 0x04 0x47 0x60

    0x81 0x04 0x47 0x60

    0x01 0x02 0x47 0x60  (这是内部温度传感器)

    一般而言、我认为实际测量不是问题(值看起来正常)。 我们的问题是 R1上的 DAC 电流实际上会影响其所在器件的物理参数。 因此、我们所需的行为是电流是恒定的。 现在、我们看到每40ms (以上4个周期)、我们就会看到其中一个性能指标发生偏移。

    第二个图显示了整个周期内基准电阻器(Rref 和 R1之间)的电压。 如您所见、我们有4个周期。 在第一次转换后、信号似乎变得更大、这在我们进行连续测量时令我感到惊讶。 第三幅图详细介绍了在干净噪声和噪声噪声之间转换时的电压(我认为这是第一次转换后的电压)、以及一些激励行为和纹波。

    我希望这能澄清我的问题。  

    谢谢、

    HEINO

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    嗨、 Heino、

    我在原理图中注意到了几件事情。  如果您通过多路复用器提供电流、同时通过同一引脚测量输入、您将看到误差、因为多路复用器输入开关上会出现压降。  电阻值可能随温度变化、因此在这种情况下、测量电压可能会波动。

    您的第3次测量显示 AIN0至 AVSS (通过 R1)。  在启用 PGA 的情况下、这超出了输入范围。  因此、该值也很容易漂移、并且是非线性的。  如果要测量此电阻、则需要禁用 PGA。

    您在图中显示的噪声可能来自电源。  如果您使用的是开关模式电源、我将检查电源上是否存在类似的行为。  您可能需要在 ADS1220输入电源引脚上添加一些电源滤波和一些较大值的电容器。

    您还可以通过在测量输入引脚上添加差分电容器来受益。  我个人会更改电路、以便在输入端具有适当的抗混叠滤波器。  这可以通过添加一个外部电流多路复用器(或开关)和一个额外的多路复用器来切换输入来实现。  这当然会为测量增加一些模拟稳定时间、但会消除流经被测输入的电流的误差。

    此致、

    Bob B  

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    谢谢 Bob、

    这是一个初步回答、只是为了让您了解状态。 首先、您对 PGA 的评论促使我深入了解。 我本来打算禁用 PGA、但错误读取寄存器定义(1表示禁用、而 I 虽然为0表示禁用)。 因此、我将修复它、看看它是否能解决我的问题。

    我不完全理解您对输入开关压降的评论。 我希望测量点位于引脚上、因此 IDAC 电流的输入开关将位于测量点之前。  

    我怀疑噪声来自电源、因为噪声在第一个 ADC 转换期间不存在、之后出现。 ADC 操作触发的噪声有一些变化。

    许多设计选择都是由空间限制触发的。 电路板非常小(由其周围的产品驱动)、添加组件将会非常痛苦。 虽然这可能是值得的、因此我将会对其进行研究。  

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    嗨、Heino、

    在正常模式下(2.048MHz Turbo)、ADS1220内部时钟振荡器频率为1.024MHz。  实际过采样频率为256kHz (调制器频率)、输入斩波频率约为该频率的1/4。  由于斩波器将产生输入偏置电流、因此这将与 IDAC 电流耦合、因为您将使用相同的引脚来测量 IDAC 电流和电流。   

    尽管从技术上讲这是可行的、但无法防止外部噪声混叠回到 ADC 转换中。  至于您看到的噪声、示波器快照中以数百 mV 为单位显示噪声。  这完全不是预期的。  在 IDAC 合规性之外运行时、可能会出现大型伪影、但这远远大于我的预期。  您是否在所有测量上或仅在 R2上看到此噪声?  在正确的合规范围内运行时、噪声是否会降低?

    此致、

    Bob B

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    感谢 Bob、  

    感谢您确认这些频率。 它们与我看到的频率保持一致、表明它们以某种方式进入 IDAC 输出。  

    我还需要把我先前的评论带回去。 我在所有测试中实际上都绕过了 PGA、因此这不是问题。

    我能够通过捕获 SPI 通信窗口(红色轨迹、通话时为低电平、获取最新值并设置下一次测量)来收集一些其他信息。 事实证明、噪声与转换周期无关。 (我不知道该信号的120Hz 频率来自何处)。

    我将尝试其他一些操作:1)尝试降低 IDAC 电流以获得符合要求的最大电压; 2) 2)尝试单次触发模式、因为我了解到 IDAC 在两次触发之间保持打开、3)更改设置寄存器的顺序(首先设置 IDAC 电流、然后连接 IDAC、然后执行其余操作)。 我将了解这些因素是否会产生影响。

    我还将在 R1上添加一个电容、以便有望消除任何剩余噪声。

    谢谢、

    HEINO

     。