[参考译文] ADS1115：ADC 间歇性返回零

John、

您能否发布 I2C 通信的示波器截图？ 它可能有助于调试。 发布良好的读数、然后使用报告零结果的转换发布另一个读数。  

我的主要问题是 ADC 运行电压为5V、微控制器侧运行电压为3.3V。 如果上拉电阻仅变为3.3V、则数字高电平可能不足以供 ADC 读取。 通常、您会在两者之间使用某种 I2C 电压电平转换器。  

无论如何、示波器截图应显示 ADC 是否确认通信。  

吴约瑟

以下是隔离器5V 和3.3V 侧的一些 O 示波器截图。  隔离器也用作电压转换器。

具有`μ A 正常数据的5V 侧

具有良好数据的3.3V 侧

具有零数据的5V 侧

具有零数据的3.3V 侧

John、

我需要一些时间来查看这一点。 看起来、3.3V 方面的电源在 SDA 上很难下拉。 但是、这似乎不是问题所在。

同时、您已将什么编程到配置寄存器中？

吴约瑟

以下是驱动程序函数：

uint16_t GetAds1115Values (ADS1115_HandleTypeDef * hdev、uint8_t channel、uint16_t m_gain、uint8_t *计数)
｛
uint8_t ADSwriting[6]；
int16_t RESULT_WORD；
uint8_t 重试次数= 5；
  执行｛
      ADSWRITE[0]= 0x01；
       开关(通道)
       ｛
          情况(0)：
           ADSwriting[1]= 0xC3；// 11000011
           中断；
           情况(1)：
           ADSwriting[1]= 0xD3；// 11010011
           中断；
           情况(2)：
           ADSwrite[1]= 0xE3；// 11100011
           中断；
           情况(3)：
           ADSwriting[1]= 0xF3；// 11110011
           中断；
      ｝

// ADSwriting[2]= 0x03；// 00000011 8SPS
// ADSwriting[2]= 0x23；// 10000011 16SPS
// ADSwriting[2]= 0x43；// 10000011 32SPS
// ADSwriting[2]= 0x63；// 01100011 64 SPS
ADSwriting[2]= 0x83；// 10000011 128 SPS
// ADSwriting[2]= 0xC3；// 11000011 475SPS
// ADSwrite[2]= 0xE3；// 11100011 860SPS
HAL_I2C_Master_transmit (hdev->h2c、hdev->addr、ADSwrite、3、100)；
HAL_DELAY (60)；
ADSwritE[0]= 0x00；
HAL_I2C_Master_transmit (hdev->h2c、hdev->addr、ADSwrite、1、100)；
HAL_I2C_Master_Receive (hdev->h2c、hdev->addr、ADSwrite、2、100)；
Result 字=(ADSwrite[0]<< 8 | ADSwrite[1])；

    if (result_word = 0)
    ｛
        重试--；
        HAL_DELAY (10)；
    ｝

}while (result_word_=0 &&重试次数)；

if (result_word < 0)//可以在0附近稍微变为负值
｛
    RESULT_WORD = 1；
｝

*count =重试；

return (result_word)；

｝

这是输出

通道0值13292、23.814777伏、计数= 3
通道1值13107、23.483320伏、计数= 3
通道2值13207、23.662487伏、计数= 1
通道3值20416、5.104000伏、计数= 5

通道0值13291、23.812986伏、计数= 4
通道1值13107、23.483320伏、计数= 1
通道2值13209、23.666069伏、计数= 2
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13288、23.807611伏、计数= 2
通道1值13107、23.483320伏、计数= 3
通道2值13207、23.662487伏、计数= 2
通道3值20414、5.103500伏、计数= 2

通道0值0，0.000000伏，计数= 0****
通道1值13106、23.481529伏、计数= 5
通道2值13208、23.664278伏、计数= 4
通道3值20416、5.104000伏、计数= 5

通道0值13290、23.811195伏、计数= 5
通道1值13106、23.481529伏、计数= 4
通道2值13209、23.666069伏、计数= 3
通道3值20416、5.104000伏、计数= 5

通道0值13291、23.812986伏、计数= 5
通道1值13106、23.481529伏、计数= 4
通道2值13208、23.664278伏、计数= 5
通道3值20418、5.104500伏、计数= 4

通道0值13290、23.811195伏、计数= 5
通道1值13106、23.481529伏、计数= 2
通道2值13207、23.662487伏、计数= 3
通道3值20417、5.104250伏、计数= 3

通道0值0，0.000000伏，计数= 0****
通道1值13107、23.483320伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值20416、5.104000伏、计数= 3

通道0值13290、23.811195伏、计数= 4
通道1值13106、23.481529伏、计数= 4
通道2值13207、23.662487伏、计数= 5
通道3值20416、5.104000伏、计数= 5

通道0值13291、23.812986伏、计数= 4
通道1值13110、23.488695伏、计数= 5
通道2值13208、23.664278伏、计数= 5
通道3值20417、5.104250伏、计数= 4

通道0值13292、23.814777伏、计数= 3
通道1值13106、23.481529伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值20417、5.104250伏、计数= 5

通道0值13291、23.812986伏、计数= 4
通道1值13106、23.481529伏、计数= 4
通道2值13207、23.662487伏、计数= 5
通道3值20413、5.103250伏、计数= 5

您可以看到计数值不是5的位置、零计数是重试失败。

John、

根据您提供的代码、您似乎已设置器件来测量四个输入单端。 FSR 设置为±4.096V 范围、器件处于单次转换模式、数据速率为128SPS、比较器禁用。

首先、我将使器件保持单次转换模式。 使用连续转换模式和切换通道可能难以跟踪通道数据。 在进行中的转换完成之前、写入配置不会设置配置。 在收集数据时、控制器可能会丢失对哪个通道获取的数据的跟踪。

我不确定、但这可能是没有足够时间完成转换的问题。 通常、在开始转换后、控制器会在开始读取之前等待一个设定的时间周期。 此时间为：

(1/(数据周期)+ 10%)+ 20us

10%是针对器件内部时钟的变化、20us 是允许器件从断电状态唤醒。 如果器件设置为128SPS、则时间周期为862us。

要查看这是否是问题、您可以执行两项操作之一、您可以单独尝试。 首先、您可以在读取转换数据之前添加此延迟。 这将允许器件有时间完成转换。 其次、您可以将数据速率更改为更快的值。 如果您将数据速率设置为475SPS、并且此问题发生频率较低、或消失、则可能是问题的根源。

您还可以使用逻辑分析仪来检查转换开始到转换读取之间的时间、并查看零数据在通信之间是否对应的时间更短。

无论如何、您应该能够快速测试此项、以查看其是否有用。

吴约瑟

感谢您的回复。  在设置配置和读取数据寄存器(HAL_DELAY_60)之间确实有60ms 的延迟。  我认为这对于任何数据速率都足够了。   

我将尝试更快的数据速率、看看这是否有用。   

电路板已经构建、在该区域非常紧密。  我不知道我是否可以在比较器输出上获得一条线路来监视转换完成。  我可能能够用显微镜把它放在上面。  也许周日我可以解决这个问题。

John、

关于数据速率、我想指出一点。 ADS1115是一款 Δ-Σ(或过采样)类型的数据转换器。 在数据周期内、ADC 以大约250kHz 的速率对输入电压进行采样。 收集所有这些样本以生成一个数据点。  

如果将器件的数据速率设置为128SPS、则需要等待整个数据周期才能获取数据点。  

吴约瑟

数据速率为475SPS、等待时间为60ms 时、我得到：

通道0值13462、24.119360伏、计数= 5
通道1值13280、23.793278伏、计数= 1
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13463、24.121153伏、计数= 4
通道1值13279、23.791487伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13463、24.121153伏、计数= 3
通道1值13281、23.795069伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13461、24.117569伏、计数= 5
通道1值0，0.000000伏，计数= 0****
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13460、24.115778伏、计数= 5
通道1值13281、23.795069伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13460、24.115778伏、计数= 3
通道1值13277、23.787903伏、计数= 4
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13459、24.113985伏、计数= 4
通道1值13276、23.786112伏、计数= 4
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13460、24.115778伏、计数= 5
通道1值13275、23.784319伏、计数= 4
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

数据速率为860SPS 时、我得到该值

通道0值13437、24.074570伏、计数= 2
通道1值13250、23.739529伏、计数= 1
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13437、24.074570伏、计数= 4
通道1值0，0.000000伏，计数= 0****
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值0，0.000000伏，计数= 0****
通道1值13248、23.735945伏、计数= 5
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值0，0.000000伏，计数= 0****
通道1值0，0.000000伏，计数= 0****
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13437、24.074570伏、计数= 2
通道1值0，0.000000伏，计数= 0****
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值13437、24.074570伏、计数= 2
通道1值13250、23.739529伏、计数= 4
通道2值13348、23.915112伏、计数= 4
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

通道0值0，0.000000伏，计数= 0****
通道1值0，0.000000伏，计数= 0****
通道2值0、0.000000伏、计数= 0 ****
通道3值0，0.000000伏，计数= 0****

我将尝试以3.3V 而不是5的电压运行它。

看起来 ADS1115不像5V。  以下是最高数据速率下3.3V 的结果：

通道0值13405、24.017237伏、计数= 5
通道1值13925、24.948900伏、计数= 5
通道2值13953、24.999067伏、计数= 5
通道3值13413、3.353250伏、计数= 5

通道0值14042、25.158525伏、计数= 5
通道1值13928、24.954275伏、计数= 5
通道2值13953、24.999067伏、计数= 5
通道3值13411、3.352750伏、计数= 5

通道0值14044、25.162107伏、计数= 5
通道1值13929、24.956066伏、计数= 5
通道2值13955、25.002649伏、计数= 5
通道3值13413、3.353250伏、计数= 5

通道0值14045、25.163900伏、计数= 5
通道1值13928、24.954275伏、计数= 5
通道2值13956、25.004442伏、计数= 5
通道3值13413、3.353250伏、计数= 5

通道0值14043、25.160316伏、计数= 5
通道1值13929、24.956066伏、计数= 5
通道2值13955、25.002649伏、计数= 5
通道3值13414、3.353500伏、计数= 5

通道0值14045、25.163900伏、计数= 5
通道1值13929、24.956066伏、计数= 5
通道2值13956、25.004442伏、计数= 5
通道3值13413、3.353250伏、计数= 5

通道0值14044、25.162107伏、计数= 5
通道1值13930、24.957859伏、计数= 5
通道2值13955、25.002649伏、计数= 5
通道3值13414、3.353500伏、计数= 5

通道0值14044、25.162107伏、计数= 5
通道1值13931、24.959650伏、计数= 5
通道2值13955、25.002649伏、计数= 5
通道3值13413、3.353250伏、计数= 5

通道0值14046、25.165391伏、计数= 5
通道1值13932、24.961441伏、计数= 5
通道2值13955、25.002649伏、计数= 5
通道3值13414、3.353500伏、计数= 5

我可以尝试4.50v、以便可以使用4.096 Vref

看起来它也喜欢4.5V、但它总是错过了第一个转换：

编译信息
2020年6月26日
13：20：09
/Core/Src/main.c

通道0值13398、24.004694伏、计数= 4
通道1值13218、23.682196伏、计数= 5
通道2值13321、23.866735伏、计数= 5
通道3值18102、4.525500伏、计数= 5

通道0值13401、24.010069伏、计数= 5
通道1值13218、23.682196伏、计数= 5
通道2值13323、23.870319伏、计数= 5
通道3值18108、4.527000伏、计数= 5

通道0值13402、24.011860伏、计数= 5
通道1值13221、23.687571伏、计数= 5
通道2值13320、23.864944伏、计数= 5
通道3值18103、4.525750伏、计数= 5

通道0值13402、24.011860伏、计数= 5
通道1值13219、23.683987伏、计数= 5
通道2值13322、23.868528伏、计数= 5
通道3值18104、4.526000伏、计数= 5

通道0值13401、24.010069伏、计数= 5
通道1值13220、23.685778伏、计数= 5
通道2值13322、23.868528伏、计数= 5
通道3值18106、4.526500伏、计数= 5

通道0值13404、24.015444伏、计数= 5
通道1值13219、23.683987伏、计数= 5
通道2值13325、23.873903伏、计数= 5
通道3值18105、4.526250伏、计数= 5

通道0值13401、24.010069伏、计数= 5
通道1值13221、23.687571伏、计数= 5
通道2值13322、23.868528伏、计数= 5
通道3值18107、4.526750伏、计数= 5

通道0值13401、24.010069伏、计数= 5
通道1值13221、23.687571伏、计数= 5
通道2值13322、23.868528伏、计数= 5
通道3值18110、4.527500伏、计数= 5

通道0值13403、24.013653伏、计数= 5
通道1值13219、23.683987伏、计数= 5
通道2值13320、23.864944伏、计数= 5
通道3值18106、4.526500伏、计数= 5

通道0值13404、24.015444伏、计数= 5
通道1值13218、23.682196伏、计数= 5
通道2值13321、23.866735伏、计数= 5
通道3值18106、4.526500伏、计数= 5

通道0值13401、24.010069伏、计数= 5
通道1值13218、23.682196伏、计数= 5
通道2值13322、23.868528伏、计数= 5
通道3值18106、4.526500伏、计数= 5

John、

器件的输出实际上不应受到电源电压的影响、尤其是电源处于正常工作范围内时。 由于您具有某种隔离、我想知道您的传感器输入和 ADC 之间是否存在公共接地。

您可以共享原理图吗？ 了解如何设置此测试可能会有所帮助。 除了原理图、我想知道您连接到器件的 ADC 输入端的是什么。

吴约瑟

这 是隔离式模拟部分。  我使用隔离式直流/直流转换器来驱动它。  到部分的模拟输入来自一个48V 系统、此系统不与主系统共用一个接地。  我现在使用的解决方案是向直流/直流转换器的输出添加100欧姆负载、以更好地进行调节、并在 C160和 C156之间放置一个1N4148二极管、以实现0.6V 的压降。  这为我提供了约4.5V 的 ADS、它几乎能够完美工作。

e2e.ti.com/.../ISO_5F00_Analogue_5F00_Section.pdf

John、

我有一个测试可供您尝试。 正如我在上一篇文章中提到的、器件的运行实际上不应受到电源电压的影响。 现在我已经看到了您的原理图、我将尝试进行修改。

在原理图中、您将 L7和 L8电感器连接到器件的电源和接地端。 我会将其移除并替换为短路。 我通常避免使用具有 ADC 的电感器。 在 ADC 中、有数字电流流经器件。 虽然平均值不大、但它们可能瞬间较大、这就是我们在电源上使用旁路电容器的原因。 由于 L (di/dt)较大、具有电感器的数字电流将使电压尖峰。

由于电源电压中存在较大的尖峰、您可能会产生如此大的周期性尖峰、从而使器件中的上电复位跳闸。 这可能会重置器件。 如果是这种情况、这将解释器件偶尔读取0V 的原因。 0V 读数将是上电后器件的第一次读数。 通常情况下、我本来希望配置寄存器的读取只会提供之前的 ADC 转换、但我认为您可能只是复位器件。

同样、短接 L7和 L8并再次在电源上运行测试。 我认为这可能是问题所在。 我在过去看到过这样的情况：电源中的电感器或接地的电感器连接导致了这种复位。

吴约瑟