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[参考译文] DDC118:Gang 2通道共享电流? 我们有噪声。

Guru**** 1196420 points
Other Parts Discussed in Thread: DDC118, DDC232, DDC264
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/904635/ddc118-gang-2-channels-to-share-current-we-got-noise

器件型号:DDC118
主题中讨论的其他器件: DDC232DDC264

嗨!

我们将一个电流源连接到两个通道、以扩展输入电流范围。  它可能不大、但如果通道共享输入电流良好、我可以将范围加倍。  如果我的数学计算正确、则在最小连续积分时间(400uS、低功耗)下的范围7 (350pC)和标称 Vref (4.096V)可提供3.6uA 的最大通道电流。  因此、如果它们共享、最大 Imax 为7.2uA。

我们使用了封装上相邻但内部使用不同 A/DS 的通道1和5。  我们使用拉电流表注入直流电流、并尝试通过多次电缆 迭代进行相当困难的测试、以控制泄漏和噪声。  DDC118在我们自己的设计板上、合理地遵循 TI 指南。   

确实是相同的、但噪声上升了。  共享提供了两个通道、彼此相差5%以内、但在共享不均衡的极低电流下除外。  例如、在注入50nA 时、我们得到:

通道    平均超过50个样本    标准偏差

1         125kADU            261 ADU

1+5.       150kADU           4580 ADU

我的问题是: 为什么在共享输入时噪声会上升这么多?

噪音会破坏该方案。  数据表显示所有采样都是同时进行的、因此我们不认为开关噪声是一个问题。

提前感谢!

Paul

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    尊敬的 Paul:

    在进入共享部分之前、我认为您的满量程电流存在误差。 350pC/400us = 0.875uA。

    不确定为什么您提到 Vref、但这已经作为器件正常运行的一部分考虑在内。。

    沿相同的线路、如果您在400us 期间注入50nA、则代码将为您提供~60k (在350pC 范围内)。 我不知道您是否想说您在每个输入中注入了该值、但除此之外、某些结果不匹配(您得到的值超过2倍)。

    现在我们要把满量程增加一倍、这有一些问题、但我们之前已经尝试过(在 DDC232上、而不是 DDC118上)、它确实起作用(至少到我们尝试的扩展)。

    一个问题是、您知道的事情并不理想。 您短接在一起的两个输入可能不完全处于相同的精确电压(输入偏置电压)。 当您将它们短接在一起时、您实际上会强制它们。 可能发生的事情之一是电流从两个输入之一流出、进入另一个输入。 如果该电流很小、它将只是一个很小的偏移。 在正方向上(流入输入的电流)、这不是问题。 您可能会得到5500 (例如)、而不是~4400 (假设这是该通道的偏移量)。 即 e、它将增加该通道的标准偏移。 但在通道输出电流时、它会使其接近于零。 只要它不饱和、你就可以... 从我们过去进行的几次测试中可以看到、但这是需要检查器件的结果。

    此外、它不会饱和、这并不意味着一切都将像输入本身一样好、但我觉得可能会是这样。 之后、您可以将整个东西描述为黑盒(运行 INL 测试等)、并看到这是您所期望的... 我们永远不会这样做。 但是、无论如何、您的噪声测试是这些因素之一。

    除此之外、我不能想到噪声会增加的原因、只要您干净地短接它们、所有东西都放在屏蔽盒中、等等   在执行此操作之前、您是否确保两个通道都具有低噪声? 两个通道的增益、偏移和传输特性不同、但将它们相加并在一个给定的输入电平下进行测量、基本上应该对这种影响求平均值、并为您提供具有有限噪声的单个输出(在第一个程度上、两个通道噪声的平方加)。 您是否检查了两个通道中的哪一个通道的噪声增加了? 还是两者都变得嘈杂?

    此致、
    教育

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    你好、Edu。  感谢您的快速、详细回答!

    是的、我今天早上把我的 PC 和 pF 混在一起。  哎呀、抱歉!  我在计算 Q=CV 时已经有了 Q!   

    我发送的数据示例来自不同的设置。  集成时间为880us、而不是400us。  我忘记了这一点、但它解释了~2倍的差异。  很抱歉给您发送了一个无用的拼图。

    主要问题、噪音: 所有通道都很安静。  所有通道的标准偏差在输入断开时介于3.6至5.0计数之间。  通道5的计数约为4.2。  通道1从所有电流(50nA)的标准差= 261 ADU 变为电流"一半"的2890 ADU。  当我们从悬空变为连接到 Ch1时、通道5从4.2变为3090 ADU。  之前的4580 ADU 是从 Ch1 + Ch5之和获取统计数据。  我在统计数据方面比在计算最大电流时更差,所以... 不知道如何最好地引用噪声、但我切片数据的任何方式都很糟糕!  您可以看到、Ch1和 Ch5的噪声更大。   

    我已经阅读了论坛之前的文章、其中介绍了 DDC232中的偏移电压-这一切都是有道理的。  正如您所说、我认为我们可以校准这个小的二阶效应。  感谢您向我们的用户提供该信息-它很有帮助!  我们还尝试使用分压器来提高范围、我们需要了解失调电压以正确调整电阻器的大小。  我假设您仍然没有特定于 DDC118的数据?

    嗯、我很高兴知道您没有看到噪声增加的明显原因。  因此、我不会遗漏显而易见的东西。  但是、如果我们不知道如何缓解这种情况、我必须放弃这种想法...  再次感谢!!

    Paul

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    尊敬的 Paul:

    没有任何问题..  

    不过、您说的一件事仍然不匹配。 单独连接通道时、您可以从5到261进行连接。 5是我所期望的,但不是261。 您是否可以在不注入50nA 的情况下测量噪声、但将输入物理连接到您要连接的任何器件? 换句话说、将输入连接到源会增加一些电容、这会使噪声增加一个位(取决于范围和电容、DS 上有一些图、如果不是 DDC118、您可以检查较新的 DDC)。 通常、这些增量远低于261。 您可能具有的电流源本身也有噪声? 您使用什么? 最后一个选择是、您没有适当的屏蔽、并且在输入端连接一根导线会拾取周围的所有干扰/噪声... 我们确实将 EVM 放置在屏蔽盒中、因为 DDC 当然可以测量非常低的电平信号、因此任何干扰都可以。

    请澄清、我们在没有短接的情况下是好的、然后我们可以更多地考虑短接、这仍然是我无法理解的原因。

    BTW、使用电阻分压器是我们任务列表中的另一项尝试、但我们也没有尝试。您可能已经在 该论坛中看到了一些帖子。 也可以工作、但可能会增加更多噪声。 DS 中针对极小信号电平指定了输入失调电压(偏置)。 随着输入端的电流增大、该值会增大、因为器件的输入阻抗是有限的、而不是零。 我不记得 DDC118的任何测量结果、但您可以 在论坛中看到 DDC232的测量 结果、也可以在 DS Plots 中看到 DDC264的测量结果。 您可以从中获得指导... 此外、这是一种简单的测量方法(在更改输入电流时、只需在 DDC 输入端放置万用表探针...)

    此致、
    教育

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    再次感谢 Edu 及时提供的信息!

    我们的物理设置可能不是最佳的。  我们使用 Keithley SMU、它应该是一个良好的清洁源。  源线缆是 Triax、但我必须从实验中的团队获得具体细节。  它们将中心导体和内部屏蔽层直接焊接到 DDC PCB 输入连接器(微型同轴电缆)上。  我认为三轴外护罩连接到了 PCB 保护层-但我需要进行验证。  根据我之前引用的数据集、这是我们的最后一个配置、我们认为它非常干净、在0nA 输入时、50个以上样本的标准偏差为23.8 ADU。  因此、它从打开时的~4变为连接到仅通道1时的~24。  然后在施加50nA 时高达261。  当三轴电缆同时连接到通道1和5、并且 SMU 注入0nA 时、Std Devs 分别为3390和2960。  我将尝试获取配置的照片。  

    当电缆仅连接到一个通道时、将我们降低到24 ADU、这种按数量级增加的噪声可能来自电缆完整性、这似乎很奇怪。  但我们的团队在皮安级电路方面没有丰富的经验。

    从有关使用电流分压器扩展 DDC 系列范围的论坛查询数量来看、存在市场需求、我希望 TI 能够做到这一点并发布一些指南。  我知道工作负载是无限的、您的资源有限。  如果我们获得一些结果、我们将尝试在此处分享。  我将询问如何测量偏移、因此感谢您的解释!

    Paul

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     你好、Edu。  这是我们附加了 Triax 的 DDC118 PCB 的照片。  最靠近摄像头的是将内部屏蔽层连接到电路板同轴电缆回路的裸线。  下面是一根橙色导线、用于扩展中心导体并连接两个通道。  我的发言不正确: 未连接三轴外护罩。  它未端接地埋入热收缩之下。

    Paul

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    尊敬的 Paul:

    当人们对事物进行清晰描述时、就会爱上它、这样我们就不需要来回走动了。 感谢你们的努力:)

    因此、STDev = 4时未连接电缆。 当您连接电缆并具有0nA 电流时、我假设电缆仍连接到仪器? 您可以尝试不使用、但可能会得到相同的结果。 在这些电平下、电缆可能是电缆(我总是想知道某些仪器是否断开了0A 的输出)。 显而易见、但请确保附近没有任何干扰源(显示器...)。

    无论如何、在过去、每当我们尝试使用仪器提供电流时、都不是最干净的。 因此、您可能需要进行261次计数。 我们通常输出电压 、并在仪器输出和 DDC 输入之间使用大电阻器(10MOhms)来获取电流。 这种方法通常非常干净。

    不过、这一点并不能解释为什么当您短接双通道时、噪声会上升10倍。 您所做的就是伸展橙色导线以触摸另一个通道? 如果仪器断开连接、甚至只是在没有长电缆的情况下短接输入端的两个通道、您会得到什么结果(那里只有一根短接的小线)? 您能否将问题分为两个问题、一个是短路问题、另一个是线缆问题、然后看看是谁在制造这种问题?

    我不熟悉三轴电缆、但假设第三个导体位于屏蔽层的外部、我认为可以... 我假设屏蔽层连接在源和仪器上(否则不确定如何获得您的回报)。 如果是差分对、我会有点担心、因为两根导线都不对称。 但在这里、对于电流源、我觉得难以理解。 我们使用同轴电缆、直至放置在板上的电阻器。 我觉得您必须使用不同的组合并查看、但我很确定当我们短接两个通道时、我们没有看到增加的噪声。 让我来看看、以防...

    此致、
    教育

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    哦、忘记提到您是对的! 很难找到它、但这是一个有趣的问题、我们当然希望找到它。 我们在几个月内得到了一些帮助,因此,这将进入他的欢迎篮:)。 同时、非常感谢您提供的产品。 它将帮助他人。

    谢谢!

    教育

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    你好、Edu。

    尝试在两个通道之间进行简单的短接而不使用电缆的好主意、这样它们是连接的但浮动的。  可能需要几个小时、直到我让团队在实验室中实施它。  (由于这一流行病,我们的工作人员很少。)  我们还可以尝试使用电池/电阻器代替 SMU。  这就是我们测试失调电流注入(成功)的方法。  我没有想过通过 DDC PCB 将电阻器放置在上面、因为这是一条远离电池的导线。  这也会让我在这里放置一个电容器。  另一个好建议,谢谢!   

    我将在分享一些成果后尽快回来。

    Paul

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    尊敬的 Paul:

    您可能不应在电阻器后面放置一个电容(在 DDC 侧与 GND 之间)。 这将增加 DDC 输入放大器的噪声增益。 您可以在数据表上看到噪声与 C 传感器之间的关系曲线。 该电容器还与器件输入端的"零"阻抗并联(尽管它不是实际有限的)、因此它可能对作为滤波器也没有帮助。 换言之、我们几乎永远不会放电容器... :)(在一种情况下,当输入是非常快的脉冲,但这是完全不同的原因)。

    此致、

    教育