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[参考译文] ADS1282:ADC 数据中的噪声

Guru**** 2390735 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1282

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/863456/ads1282-noise-in-adc-data

器件型号:ADS1282

我正在使用 ADS1282为地球物理应用设计数据记录器。 我已经为实验室和现场测试构建了多个原型板。 初始现场测试显示了大量噪声、如所附的图所示。 图的上半部分(标题为 PQLII)显示了原型记录器(顶部迹线)和使用 Cirrus Logic ADC (底部迹线)记录的旧记录器记录的数据概览。 连接到两个数据记录器的传感器是一个垂直地震检波器。 下半部分显示了传感器检测到的事件。  ADS1282记录器记录的信号与预期的一样、与旧记录器记录的信号相当。 但是、此图还显示原型记录器有噪声。 在图顶部的概览迹线中可以观察到几个电压尖峰。 从第二条迹线可以看出、旧记录器没有此噪声。 数据是在现场收集的、两个记录器都部署在同一区域、因此消除了作为噪声源的环境。 原型和旧记录器使用相同的 MCU 和相同的电源稳压器。 您是否在使用 ADS1282的任何其他设计中看到过类似这样的噪声? 从 ADC 读取数据时出错是否会导致类似的噪声?

另一个图(图1)显示了当 ADS1282的输入端连接到内部400欧姆电阻器时记录的数据。 在这种情况下、可以观察到一个大电压尖峰的单个实例。 通常、实验室测试中记录的数据仍然显示此噪声、尽管发生次数比现场测试中的次数要少。 有关该噪声的可能来源的任何建议。 到目前为止、我已经尝试屏蔽 MCU 和电源板上的 ADC 板、并且噪音仍然存在。  

谢谢你。

此致、  

Alex

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    您好、Alejandro、

    欢迎来到 E2E 论坛!  噪声是 ADC 的一个常见问题、可能很难进行故障排除。  在原型设计情况下尤其如此。  通常情况下、布线中会拾取电路板互连(接线)和模拟输入端接不当产生的噪声。  EMI 和 RFI 是可能的影响因素、也是电力线周期拾取。  如果您可以向我发送原理图和电路板布局、我可以通过查看它们来提供帮助。

    此致、

    Bob B

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    尊敬的 Bob:

    感谢您的快速回复。 是否有办法以保密方式发送原理图和电路板布局? 谢谢你。

    此致、

    Alex

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    尊敬的 Alex:

    您可以通过几种方式与我联系、两者都是私人的。  一种方法是单击 E2E 中的我的图标、然后开始对话并附加您希望发送给我的文件的 zip 文件。  第二种方法是将 zip 文件发送到电子邮件地址:

    pa_deltasigma_apps@ti.com

    此致、

    Bob B

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    Chris Hall、

    您的同事 Bob Benjamin 提到、他向您转发了与此问题相关的文件。 您是否能够查看它们? 谢谢你

    此致、

    Alex

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    尊敬的 Alex:

    感谢您的耐心!

    是的、我已经查看了原理图和布局...

    在原理图中、没有任何东西能让我觉得是个问题。 不过、我注意到您有多个 ADC 通道。 您是否知道观察到的噪声尖峰是否存在于多个通道上、或者它通常仅是单个 ADC 通道的问题?

    在布局上、我确实注意到了时钟跟踪布线的一些潜在问题... 时钟走线(CLK 和 SCLK)通过多个过孔进行布线、并跨越(在其他 PCB 层上或在其他层上)时钟走线。 我不确定这是否是问题、但可能会导致一些信号完整性问题和 ADC 读数错误。 我建议探测输入端的一些 SPI 信号(即未驱动的接收端)、以查看是否有任何时钟耦合、振铃或其他信号完整性问题的提示。

     

    如果能够获得有关 ADS1282寄存器设置、发送到器件的 SPI 命令序列的更多信息、也许还有一个显示一些噪声尖峰的数据文件、这对于解决这个问题也很有帮助。

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    尊敬的 Chris:

    关于噪声尖峰、系统仍处于原型设计阶段、并且 CPLD 软件的多通道版本尚未完成。 因此、到目前为止的所有测量都是单通道的。 但是、每个通道都会出现噪声尖峰。 我已经对每个通道运行了测试、并且所有通道中都出现了噪声。   

    加电后、将发送以下命令来配置 ADC:

    0x11      - SDATAC 停止 转换

    0x410042 - WREG (1字节)采样率:每秒250个采样

    0x42000E - WREG (1字节) PGA 增益:64

    0x410046 - WREG (1字节)将数字滤波器设置为:最小相位

    0x42002E - WREG (1字节)将多路复用器选择设置为:400欧姆内部短路

    0x11      -SDATAC

    0x04      -同步

    0x10      -RDATAC

    等待 nDRDY 变为低电平

    0x11      -SDATAC

    0x60      -OFSCAL 命令

    0x10      -RDATAC  

    记录几分钟的数据以验证偏移校准

    0x11      -SDATAC

    0x42000E - WREG (1字节)将多路复用器选择设置为:AINP1和 AINN1

    0x10      - RDATAC 开始转换

    我附加了几个数据文件。 名为"ADC1_VOLTGE_CAL_16.log"的文件对应于校准后立即记录的数据(即、多路复用器选择仍然通过复用器设置为内部短路)。 名为"ADC1_VOLTGE_CAL_19.log"的文件对应于多路复用器选择设置为 AINP1和 AINN1时记录的数据。 输入信号与工作台电源相差10mV、大概是50Hz 噪声的来源。  

    我将按照您的建议探测 SPI 信号、以检查是否存在任何信号完整性问题。 谢谢你。

    此致、

    Alex

    e2e.ti.com/.../adc1_5F00_voltage_5F00_cal_5F00_16.loge2e.ti.com/.../adc1_5F00_voltage_5F00_cal_5F00_19.log 

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    尊敬的 Chris:

    我必须补充的是、之前的两个数据文件都显示了噪声尖峰的实例。  

    此致、

    Alex

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    尊敬的 Alex:

    哇... 每250个样本(即每秒一次)发生一次位#27的非常包含位翻转。 您的系统中是否有任何1Hz 周期的设备、例如 GPS 时钟、您可以尝试禁用以查看噪声尖峰是否消失?

    由于存在这种一致的误差、希望有一种方法可以在该事件期间触发示波器来捕获 SPI 数据、以查看问题是否与 ADC 有关(输出不良数据) 或者噪声耦合到 SPI 信号中并导致 MCU 读取无效结果。 您可能需要尝试探测两端的 DOUT 和 SCLK 信号(相应 ADC 和 MCU 引脚上的数字输出端和数字输入端)、以查看是否存在任何差异。 有时、迹线的高阻抗端可以在示波器上显示不同的电压波形。

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    尊敬的 Chris:

    抱歉。 我应该已经解释了我发送的文件的数据格式。 该文件已经具有我们用于多通道系统的数据格式。 第一个字节是状态字节、接下来的3个字节是数据。 我们使用的是24位分辨率。 我们从 ADC 的32位数据输出中删除8个(包括冗余符号位)最低有效位。 状态字节包含 MFLAG 的状态、通道 ID、事件标志和溢出标志。  

    位7:MFLAG  

    位6:未使用(设置为0)

    位5:CH[1]

    位4:CH[0]

    位3:未使用(设置为0)

    位2:事件标志

    位1:未使用(设置为0)

    位0:OVRFLW

    此时、每次系统接收用于对样本进行时间戳记的每秒脉冲信号时、事件标志位都会置1。

    我将执行单通道测试、消除所有不必要的时钟信号。 我将告诉您该测试的结果。 谢谢你。

    此致、

    Alex