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[参考译文] ADS1230:降低噪声的原理图提示示例

Guru**** 2539500 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1230

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/939993/ads1230-sample-schematic-tips-for-lower-noise

器件型号:

尊敬的专家:  

根据 Bob 关于 ADS1230的 PCB 布局和原理图的提示、我已经为负载单元板准备了一个非常简单的原理图、请找到下图并在必要时通知我进行更改、然后我将准备 PCB 布局并尽快更新该主题。

我还有一些问题:

是否需要将 AGND 和 DGND 连接在一起? 原因我在模拟电源中使用了直流/直流隔离器、我不想去掉它。

2.我是否应在引脚 REFP 中为 Loadcell exc+使用去耦电容器?

3.在不产生任何噪声的情况下,我能否以64的增益为30千克称重传感器(2 mV/V)实现1克的精度?

此致  

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    您好、Milad、

    我建议添加一个额外的特性、就是在模拟输入上添加 RC 输入滤波器。  请参阅下面我的其他意见。

    此致、

    Bob B

    [引用 user="Milad xa"]

    器件型号: ADS1230

    尊敬的专家:  

    根据 Bob 关于 ADS1230的 PCB 布局和原理图的提示、我已经为负载单元板准备了一个非常简单的原理图、请找到下图并在必要时通知我进行更改、然后我将准备 PCB 布局并尽快更新该主题。

    我还有一些问题:

    是否需要将 AGND 和 DGND 连接在一起? 原因我在模拟电源中使用了直流/直流隔离器、我不想去掉它。 [BOB] AGND 和 DGND 应连接在一起。  绝对最大规格是 AGND 和 DGND 之间的差值在300mV 以内。  当使用两个不同的电源时、这很难实现。  实际上、在星形接地配置中进行连接时、将接地隔离300mV 不需要太多的电感。  您可以为数字和模拟器件成功使用相同的电源。  这里的关键考虑因素是使模拟信号远离数字信号。  因此、只要您具有良好的接地层并正确划分信号、就不会出现问题。  

    2.我是否应在引脚 REFP 中为 Loadcell exc+使用去耦电容器? [BOB]是的、我建议在 REFP/REFN 输入端使用100nF 电容。

    3.在不产生任何噪声的情况下,我能否以64的增益为30千克称重传感器(2 mV/V)实现1克的精度? [BOB]为什么不通过将增益设置为128来增大动态范围?  您将使用可能的最高增益实现最佳噪声性能。  灵敏度为2mV/V 且激励电压为5V 的最大称重传感器输出为10mV。  从 ADS1230数据表中的噪声表可以看出、5V 和10sps 时的峰峰值噪声对于增益为64、为290nV、而对于增益为128、则降至198nV。  如果使用128增益、无噪声位数为17.5。  按照数据表第20页上的数据表计算、您应该能够实现2^17.5*(10mV/39mV)、这大约等于47、500个无噪声刻度计数。  这个计算显示的是无噪声计数的总数被减少、这是因为你只使用大约1/4的满量程范围。  如果您的目标是30、000次、那么您应该能够实现该分辨率。  当然、这是假设 EMI/RFI 等外部噪声不会导致问题的。  这就是我建议在模拟输入端添加 RC 滤波器的原因之一。

    如果使用的增益为64、则计算结果为2^18*(10mV/78mV)、即33600无噪声计数、这也是可行的。

    此致  

    [/报价]

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    尊敬的 Bob:

    非常感谢您的快速回复、

    关于增益、我只需按照数据表中的图33进行操作、正如您所说的、最好使用增益128。

    要对模拟和数字使用简单的输入、我认为最好通过电感器隔离 VCC、如原理图中所示、您对 L1值有什么想法吗?

    对于 RC 输入滤波器、我对在模拟输入中使用该滤波器的位置感到困惑、因此我准备了2个原理图来共享。 R 和 C 值必须是多少?  

    第一个在 AINP 和 AINN 之间具有 RC 的方法是:

    在每个引脚和 AGND 之间分别放置第二个引脚:

    此致

    米拉德

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    您好、Milad、

    我强烈建议不要在电源中使用任何电感。  电感将会对 ADS1230所需的短时间内快速消耗的电流进行急剧扼流。  这包括为 ADS1230外部电容器充电时的启动电流。

    现已证明、使用单个实心接地层、通用电源和良好分区的 PCB (位于独立域中的模拟和数字信号、不会交叉)可实现 ADS1230数据表噪声表中所示的性能。  因此、我认为、为什么需要额外的滤波?  电源是否具有很大的噪声?  由于原理图中未显示5V 电源、因此不清楚如何调节电源。  但一般来说、最好努力创建稳压良好的电源、例如使用 LDO 线性稳压器。

    我更不希望在电源线上看到铁氧体。  铁氧体旨在过滤特定的频率范围、并且可能不过滤预期的频率。  如果确实需要滤波、那么我建议在电源上创建一个带有 RC 输入滤波器的低通滤波器。  R 值将在1到10欧姆的范围内、电容值将取决于所需的截止频率和所需的启动稳定时间。  同样、对于设计良好的电源电路、这也不是必需的。

    对于滤波器电路、共模电容 C9和 C10应位于 R1和 R2的另一侧。  此外、通过添加另一个电容、在电阻器 AINP/AINN 侧的 R1和 R2之间应该有一个额外的差分滤波器。  添加的电容器的值应至少比 C9和 C10的值大10倍。  假设新电容为100nF、则 C9和 C10不应大于10nF。  这样做的原因是为了防止共模滤波器因器件不匹配和容差而产生的差分电压。

    最后、您将面临经常被忽略的外部噪声。  这可能来自各种噪声源、例如 EMI/RFI、这些噪声源在负载单元布线上拾取、然后得到增益。  输入滤波器将有助于降低一些噪声、但外部噪声的振幅通常比信号大得多。  设计一个非常低的截止频率可帮助消除噪声、但是当负载单元上的负载变化时、也会有一个非常长的模拟稳定时间。  RC 滤波器设计将取决于您的系统要求。  如果您使用前面提到的电容值、则可以从1k 电阻器值开始。

    噪声可能成为问题的第二个地方是 PCB 布局。  根据接地和布线/元件放置方式、您可能拥有工作良好的系统或工作不良的系统。

    此致、

    Bob B

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    尊敬的 Bob:

    感谢您的提示、很抱歉您迟到了回复、测量电源纹波并设计布局需要一些时间。

    电源是外部开关电源、在没有任何负载的情况下、可以看到下面的纹波。 可能需要如您所述添加一些滤波器或使用 LDO 稳压器。

    对于铁氧体、ADS 芯片不需要这些滤波器、因此我移除了它们、但在 AVR MCU 中、Atmel 建议为 MCU 的每个 VCC 和 GND 输入添加此类滤波器。 此外、他们还建议焊盘不得连接到任何平面、正如我在布局中设计的那样。  

    最后、这是项目的简单 PCB 布局。 如有任何修改、请告知我。

    此致

    电源输出:

    原理图:

    PCB 布局 PDF:

    e2e.ti.com/.../Job1.PDF

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    您好、Milad、

    我不确定您最终通过接地分割得到的实际增益是多少。 有一些敏感节点。  一个这样的节点是 C3、由于分裂、这个电容器未被下面的接地完全覆盖。

    您会看到一个有噪声的电源、该电源到负载单元的路由通过电路板底部的模拟输入运行。

    C8和 C11丝印与原理图中的位置不匹配。  我将假定这只是丝网放置问题。  我建议将 C11 (原理图中的差分电容)移动到尽可能靠近模拟输入的位置、然后调整其余元件、使路径与连接器引脚的距离更短一些。

    此致、

    Bob B

  • 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。

    尊敬的 Bob:

    您会看到一个有噪声的电源、该电源到负载单元的路由通过电路板底部的模拟输入运行。

    是的、源极是噪声、因此我认为我需要添加一个 LDO 电源。 现在 想象一下、电源噪声在范围内。

    关于 C8和 C11的丝印、是的、您是对的、这是一些丝印放置问题、我尝试清除丝印位置以方便阅读。  

    我尝试为星型配置拆分接地、除了您的放置技巧外、我还准备了一个带有拆分 GND (Job2.pdf)的修改布局、以及一个具有整体接地(Job3.pdf)的布局、我认为 Job3.pdf 的工作并不完美。

    原理图仅在纯色(GND 为灰色、5V 为黄色)中进行了一些小改动。请查找以下文件:

    e2e.ti.com/.../Job2.PDF

    e2e.ti.com/.../Job3.PDF

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    您好、Milad、

    我认为这两种布局都可以。  我更喜欢 Job3布局、以实现最佳的返回电流路径并最大限度地减少任何潜在的 EMC 问题。  最后、您应该使用最适合您使用的布局。

    此致、

    Bob B