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[参考译文] ADS1220：在为 LVDS 放大器端接地/屏蔽方面需要帮助

admin
Guru**** 2590670 points
Other Parts Discussed in Thread: MSP430FR4133, ADS1220

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/670606/ads1220-need-help-in-terminating-earth-shield-for-lvds-amplifier

器件型号：ADS1220
主题中讨论的其他器件：MSP430FR4133、

你(们)好！

我之前有关此项目的主题已锁定、这就是我发布新主题的原因。

请参阅上一个主题。  

我设计了一个使用 AD8220运算放大器+ ADS1220 ADC + MSP430FR4133的电路和 PCB。 我使用 AD8220 JFET 仪表放大器来检测电磁流量计的两个电极产生的信号。 还有一个公共电极可供参考、建议连接到接地端、但我不知道如何以及在何处将此屏蔽/接地线连接到 PCB 上。

使用上面链接的线程中所述的电路配置时、ADS1220上会出现噪声信号、这会导致 ADC 读数波动。 ADS1220用于以下配置、

1000SPS、连续模式、增益1、PGA 启用。 当160msec 正周期开始和正周期结束时、会发出 START 命令、并生成关断命令。 在这种情况下、将150个样本存储在数组中并计算平均值。 同样、计算负周期的平均值、两个平均值的差值得出输入信号的振幅。 该 ADC 值波动很大、例如假设在15000 ADC 计数(约为3.6621mVolt)的恒定流量下的信号波动到14000至16000。

我已经看到几家电磁流量计制造商的产品、如果 PCB 上的接地端未端接、则会导致读数波动。 因此、根据我的研究、端接/处理连接到第三电极、流量计主体和接地的接地线非常重要。 此外、我还检查了端接地到直流接地的情况、但没有影响。

请帮助、

1.在哪里以及如何端接 PCB 上的接地端？ 或者如何实现运算放大器的屏蔽？

2.我是否应该在运算放大器的输入端使用铁氧体磁珠来降低噪声？

3.我是否应该在输入端使用共模扼流圈？

谢谢、此致、

Harish KS

 

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    TI__Guru**** 2590670 points
    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。
    您好 Harish、

    在1000sps 数据速率下、使用内部基准的转换噪声大约为228uVpp、这相当于大约1000个代码。 这应通过平均值计算来减少。 在求平均值之后还是之前、您是否看到2000个代码变化？

    在您之前提到的主题中、使用 INA 进行电平位移。 您是否添加了参考？ 如果是、您是否使用外部基准作为 ADS1220基准？

    我首先要做的是、通过在您期望的测量范围内为您的电路板提供低噪声源输入电压、为最佳情况下的基线测量提供一个基准测量。 首先、在该配置中尽可能降低噪声。 这可能需要更改抗混叠滤波器和基准配置。

    接下来、您需要确定最大的噪声源。 这可能与传感器本身或传感器到 PCB 的布线有关。 您还在上一个线程中声明了对电源线周期噪声的敏感度。 如果存在电源线周期噪声、您应该会看到数据数组中出现这种情况。 最后、如果您知道噪声的来源和来源、那么处理噪声会容易得多。

    我不是电磁流量计的专家、但我对这方面有一些了解。 您需要注意的一点是意外的接地回路。 这可能是由连接到接地端的工艺/解决方案接地和如果接地端在 PCB 上连接在一起的电子器件的交流电源接地造成的。 由于我真的不知道有关您的系统或噪声的真正来源的足够详细信息、因此很难提出建议。 电极测量的实际稳定性取决于具有良好的工艺/解决方案接地。 如果此时输出稳定、则可能会沿电缆拾取噪声。 您需要确保电缆屏蔽不会产生接地环路。

    作为一般建议、屏蔽应在 PCB 上正确端接、这可以通过在 PCB 周围放置一个与 PCB 的模拟和数字接地分开的接地护圈来实现。 护圈可以连接到接地端。 防护环接地应具有连接到 PCB 接地端的较大电阻值、以使电位保持相对接近、并且应在防护环周围放置多个电容器、以将任何高频电位分流到 PCB 接地端。

    此致、
    Bob B
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    TI__Guru**** 2590670 points
    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：

    再次感谢您的回复。

    [引用 user="Bob Benjamin "] 在1000sps 数据速率下、使用内部基准的转换噪声约为228uVpp、转换为大约1000个代码。 这应通过平均值计算来减少。 在求平均值之后还是之前、您是否看到2000个代码变化？ [/报价]

    平均值计算前的2000代码随机变化以及平均值计算后的大约+-500 (即大约1000)。

    [引用 user="Bob Benjamin "] 在您之前提到的使用 INA 进行电平转换的主题中。 您是否添加了参考？ 如果是、您是否使用外部基准作为 ADS1220 基准？[/quot]

    是的、我添加了 LDO MCP1700T-1202以将电平转换为1.2V、ADS1220已与2.048V 的内部基准配合使用。  

     [引用 user="Bob Benjamin "] 我首先要做的是通过在您期望的测量范围内为您的电路板提供低噪声源输入电压来获得最佳情况下的基线测量结果。

    如何检查？ 如何/在哪里连接？ 尽管我已经检查了短路输入、但它在取平均值后提供了一个2.5uV 至4uV 的几乎稳定值

     [引用 user="Bob Benjamin "] 这可能需要更改抗混叠滤波器和更改参考配置。

    我在输入端是否需要类似的东西？

    我还想在输入端使用铁氧体磁珠？ 您是否愿意就此提出建议？

     [引用 user="Bob Benjamin ]\n 您还在上一个线程中声明了对电源线周期噪声的敏感度。 如果存在电源线路周期噪声、您应该会看到数据数组中出现此噪声。

    我已使用跳线将 SMPS 板隔开、以便对电源/变压器产生的 EMI 进行一些隔离。 但未观察到显著差异。 此外、我还为直流激励和 INA+ADC+MCU 使用了隔离式接地电源。

    [引用 USER="Bob Benjamin "] 作为一般建议，屏蔽应在 PCB 上正确端接，这可以通过在 PCB 周围放置一个与 PCB 的模拟和数字接地分开的接地护圈来实现。 护圈可以连接到接地端。 防护环接地应具有连接到 PCB 接地端的较大电阻值、以使电势保持相对接近、并且应在防护环周围放置多个电容器、以将任何高频电势分流到 PCB 接地端。[/引述]

    您能否为此建议任何参考设计或 PCB 布局？

    此致、

    Harish KS

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    TI__Guru**** 2590670 points
    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。

    您好 Harish、

    查看您的原理图和电路板布局会非常有帮助。  我对目前提供的信息了解不多。  请记住、您对您的项目非常熟悉、但我完全猜测您实际上是如何将项目连接起来的。  我想提出的不仅仅是一般性意见，我还需要更多的细节。

    那么、让我继续介绍一下您为我提供的内容。  您已经提到过、您使用的 INA 将电压提升1.2V。  遗憾的是、我不知道 AD8220的输入端有什么、也不知道 INA 是如何连接到 ADS1220的。 AD8220的输入应与 AD8220数据表中的图62所示类似。  我不会使用您在上一帖子中显示的 RB1和 RB2偏置电阻器。  您可以添加铁氧体、但铁氧体将根据特定频率下的阻抗峰值进行指定。  这是您需要知道您尝试过滤的内容的原因之一。  通常、铁氧体用于 RFI 滤波。

    如前所述 、在启用 PGA 的情况下使用的增益为1、INA 的 Vout 应连接到 ADS1220的 AINP、1.2V 应连接到 AINN。  启用 PGA 后、无法将 AINN 连接到 AGND。   您还应该在 ADS1220的输入端具有一个类似于 INA 输入端的 RC 滤波器、以消除 INA 和 LDO 中的任何混叠伪影。  

    对于基线测量、您可以从短接输入开始、首先在 ADS1220的输入端、然后在 INA 的短接输入端。  它们应紧密匹配。  然后、我会向 INA 输入添加一个外部电压源、并运行与您的传感器输出信号相同的范围扫描。  在连接传感器之前、请尽可能保持清洁。

    电极。  您如何将它们连接到 PCB？  接地电极连接到哪里？  引线是长还是短？  有些图片可能会有所帮助。  很抱歉、我多次概括、但我的回答越具体、我的回答就越详细 。

    此致、

    Bob B