[参考译文] ADS7828：器件锁存在错误状态

这是一个更新--所附的示波器图片显示了 ADC 开始对该通道进行采样时的通道输入干扰(绿色波形)。

Mark、

我正在查看您的帖子、很快就会回来。

Mark、

在开始之前、我有几个基本问题/意见：

根据 示波器波形、我认为您正在高速(HS)模式下运行。  您是否查看了数据表中的"在 HS 模式下读取"部分。  为了在 HS 模式下读取、您需要写入器件以将其从 F/S 模式转换为 HS 模式。  此外、在 HS 模式下、器件没有足够的时间来完全完成转换。  为此、ADC 应执行时钟扩展。  我建议、只需使用 F/S 模式来避免这种情况(至少对于实验而言)。   

2. 根据您的 POST，您使用的是外部电压基准。  有什么价值？

3. 我注意到在图片中、您在 ADC 通道输入上显示了一个相对较大的毛刺脉冲。   什么电路连接到输入端？  为了获得有效的转换、我们需要对内部采样保持电容器进行完全充电。  我需要知道 RC 滤波器和信号是什么、才能知道为内部采样保持充电需要多长时间。

4. 我检查了您的命令字节。  单端、通道3、内部基准电压关闭、ADC 打开的情况看起来是正确的。  我还可以看到 ADC 正在确认通信。   

我期待各位对上述各点发表意见。

艺术、

非常感谢您的回复。

示波器波形中的什么表示高速模式？ 我们的 SCL 频率= 300kHz、这就是快速模式、不是吗？

外部基准电压为4.95V。

3、是的、我们的调查重点是输入干扰以及如何消除干扰。 ADC 通道3的输入由来自第一个传感器的 HCE 系列压力传感器的模拟输出驱动。

我已附上下面的传感器数据表。

(三

自我写上述文章以来的一些进一步发展

我们尝试将 ADS7828器 件从发生大干扰的电路板上取出、以便我们可以将其连接到台式设置中的电路板上进行进一步研究。 遗憾的是、我们损坏 了该芯片、无法再使用它。 我们在原电路板上安装了一个新的 ADS7828器件。  之前看到的大(~20us)干扰消失了、 我们在通道3输入的示波器迹线上开始转换过程的位置看到的所有干扰是 在下面的新示波器照片中看到的小噪声。

之前看到的大噪声干扰是否表明旧器件上的通道3电路 已损坏？ 如果是、您能否对该损坏的原因进行任何有教育意义的猜测？ 此电路板在通道3输入端设计时没有 RC 滤波器这一事实是否是一个影响因素？

e2e.ti.com/.../HCE-series-pressure-sensors.pdf

Mark、

1. 如果 ADC 未连接、您是否会看到干扰？  当 ADC 从转换模式切换到采样模式时、一个25pF 采样保持电容器连接到 ADC 的输入端。  当电容器充电时、这可能会产生一个小的瞬态。  不过、25pF 是一个小电容、因此我不会期望瞬态过大。  您的示波器波形显示了一个非常大的瞬态、我认为这不是由连接采样保持电容器引起的。  如果该瞬态是由一些外部问题引起的、则该瞬态可能会损坏 ADC 或使其处于异常状态。

2. 我在第二个波形上注意到瞬态实际上会低于 GND。  ADC 采样保持电容器肯定不会出现这种情况。  如果您断开 ADC、您能看到相同的瞬态吗？

3. 传感器和 ADC 之间是否有 RC 滤波器？  您能否分享 ADC 与传感器和电压基准的连接原理图？  通常在传感器和 ADC 之间放置一个小型 RC 电路(例如100欧姆和1nF)。

 4.瞬态是否在每个转换周期发生？  在瞬态发生前、电路是否正常工作？

艺术、

感谢您的回复。

1、否、 如果 ADC 引脚4 (通道3输入)与传感器驱动的网络断开连接、我们不会看到干扰。 当我们将 ADC 引脚4重新连接到网络时、干扰会恢复。

2.当 ADC 引脚4未连接到网络时、该瞬态消失。

不可以、此电路板设计在传感器和 ADC 之间不包含 RC 滤波器。 此电路板设计也没有电源或接地平面。

4.据我所见、瞬态在每个转换周期内发生。 在这种情况下、ADC 似乎始终为通道3提供反映干扰的数字输出、而不是预期的~200mV 预期输入。

1和2是否证明 ADC 是干扰源----也许是与我们电路板设计的缺陷相一致？

标记

Mark、

采集周期开始时会出现某种瞬态、这种情况并不少见、因为 ADC 输入连接在采样电容器中、电容器需要充电。   不过、您看到的干扰似乎相当大。 也许您是正确的、缺少 GND 平面可能会在这里发挥作用。 我查看了您的传感器的数据表，它没有太多关于模拟输出的信息。 我猜传感器内部有某种放大器、但我想知道该放大器的特性是什么。 放大器可能是低带宽和/或高输出阻抗放大器、无法响应 ADC 的瞬态容性负载。

作为实验、您能否在传感器和 ADC 之间连接放大器？ OPA320是驱动 SAR ADC 的理想选择。 您可以使用 DIP-ADAPTER-EVM 等原型 PCB 来执行此测试。 SAR ADC 通常需要这种放大器、其采样率比 ADS7828快、但我认为这值得作为一个实验来做。 或者、如果您可以断开传感器的连接、并将电源连接到 ADC 输入、您应该得到合理的结果。 大多数电源将具有低阻抗输出、而您的传感器可能没有低阻抗输出。

关于布局/设计、务必确保具有与电源和 GND 紧密相连的良好去耦。 我知道您没有 GND 平面，但我希望您至少具有良好的紧密去耦。 尽管我们建议使用实心 GND 平面、但如果去耦良好、我希望12位器件的结果会合理。

我正在回顾这个问题。 您提到您有另一个4通道 ADC 连接到同一型号的压力传感器。 哪种型号的 ADC 可为您提供良好的结果？ 根据您之前的评论、结果基本上是关闭的。  您是否会遇到一致的错误？

艺术、

感谢您的回复。

在去耦方面、我们的电路板设计在5V 和靠近 ADS7828的数字接地之间包含10uF 和0.1uF 去耦电容器。

为配合传感器提供服务的4通道 ADC 是一个 AD7991。在我查看过的两个故障单元上、我们确实会看到一致的错误。 传感器/ADC 对应提供匹配结果、但 ADC7991通道的结果为~200次计数、ADS7828通道3 (出现大干扰时)的结果为~1500次计数。

由于我们仅在某些电路板上看到干扰、而在我们用全新芯片替换 ADS7828的电路板上看到干扰消失、因此我想让您深入了解干扰可能是 ADS7828上损坏的症状。 我们的经验是、我们可以更换 ADS7828、让它在一个单元中工作几个月、然后看到一个故障、就像我们追溯到毛刺脉冲的故障一样。 正如您所说的、该瞬态的大小是不寻常的。 那么、表现瞬态的部件是否会损坏？ 如果是、是否有任何方法可以判断它们是如何损坏的、以及如何防止这种损坏？

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艺术、

感谢您的回复。

关于传感器与 ADC 的加电序列、我认为这是可以的、因为传感器由5V 基准电压供电、该电压在为 ADC 供电的5V 之后升高。 示波器迹线低于--黄色=5V (ADC 电源)，紫色=5Vref (传感器电源)，绿色=传感器 电压输出。

但断电时会发生什么情况会损坏器件？ 下面的示波器迹线显示-- ADC 电源电压(黄色)下降到低于5Vref (紫色)，传感器输出有一个~30ms 的瞬态，它在高于 ADC 电源电压的电压下降。

关于 ADC 通道3的输入信号低于接地值的问题、当我查看具有 ADS7828且通道3正常工作的电路板(无干扰)时、我会看到下面示波器迹线中显示的内容-绿色信号= ch3输入。 第一条迹线的时基为4us /除法；第二条迹线的时基扩展为40ns /除法。

如果低于接地的瞬态如此小(最多-80mV)、如果其中许多瞬态在电路板运行时随时间推移而发生、是否会损坏器件？

艺术、

因此、如果我将我们讨论的所有建议相结合、我将得到以下列表。 是否已完成？

-使用低阻抗放大器驱动 ADC 通道输入(因为传感器输出的特性不清楚)。

-放大器和 ADC 通道输入之间的 RC 网络

-以及从 ADC 到 Vdd 和 ADC 到接地的肖特基二极管、以防止电气过载

和 Vdd 上的 TVS 二极管、以防止电源瞬变。

下面是我在断电特性上观察到的情况-- Vdd (黄色)下降到低于 Vref (紫色)，通道3输入上有一个瞬态(绿色)。

为了避免这种情况、是否最好对 Vdd 和 Vref 使用共模电压？

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我们在 ADS7828上有多个由 TI INA331仪表放大器驱动的输入。 每个 INA331的输出端都有一个22uF 的接地电容、断电特性由上面的示波器迹线给出、其中黄色波形是 ADC 和放大器的电源电压、紫色波形是 ADC 通道输入。 根据我们之前的讨论、我担心这是另一种会导致 ADS7828损坏的情况。 您在这里会有什么建议？

关于您在上一篇文章中提到的筛选器、我想检查组件的值。 在前面的博文中、您提到了 R=100欧姆、C=1nF。 在我们的应用中、ADC 输入变化缓慢或仅为直流、因此频率响应不是一个大问题。 R = 100欧姆、C = 1nF、您会为我们的应用推荐什么？

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