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[参考译文] ADS1115:ADS1115发生故障、没有明显的误用

Guru**** 2382630 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1115
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/1189164/ads1115-ads1115-failing-with-no-apparent-misuse

器件型号:ADS1115

您好!

我在测试应用中使用 ADS1115 A/D (详细信息如下所述)。  现在、该部件已经出现两次故障、但(到目前为止)我没有发现我以任何方式滥用了该部件。  遗憾的是、我没有确切的信息来说明部件发生故障的时间、但可以安全地假设部件持续运行至少40个小时。

应用条件:

  • VDD = 5VDC
  • 通过 I2C 总线连接到微控制器。
  • 模拟输入的连接方式如下:
    • AIN0: 连接至3.3VDC 基准电压
    • AIN1: 连接到0.0V 至3.3V 的斜坡形信号、周期非常慢(大约1分钟)。
    • AIN2: 被连接至2.5VDC 基准电压。
    • AIN3: 连接到模拟信号、从受测器件输出。  0V 至5V。
  • 所有测量均为单端测量、无差分测量。
  • 连接到 AIN0、AIN2和 AIN4的信号的测量是单次测量、PGA 增益设置为2/3。
  • 连接到 AIN1的信号的测量是连续模式测量、PGA 增益设置为1、采样率设置为每秒860次采样(此器件的最大采样率)。

故障模式:

  • 器件仍通过 I2C 进行通信并报告 A/D 读数、但 A/D 读数大约减少100-200个计数。  所有四个通道都报告了相同的漂移。
  • 设备比正常温度高得多、如所示、太热、无法触摸。  用冷冻喷雾喷雾 IC 会导致 A/D 读数暂时恢复到原来的精度、但会快速升温并再次漂移。

我想知道您是否有任何建议、或者您以前是否看过类似的内容。  您是否预计在以最大采样率持续运行器件时会出现任何问题?  我在 ADS111x 数据表中没有看到任何内容表明这是一个问题。  您可以提供的任何信息或见解都很有帮助。

非常感谢!

此致、

Michael

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    您好、Michael、

    欢迎来到 E2E 论坛!  ADS1115是一款非常受欢迎的器件、可用于可能不同类型的应用、没有任何问题。  查看您的原理图会有所帮助。  ADS1115被视为低功耗 ADC、因此如果器件发热、则我怀疑存在绝对最大额定值违规。  绝对最大额定值在第7.1节的器件数据表中给出。

    我在单端测量中看到的最常见问题与各种输入电压的接地连接有关。  您应该通过测量每个相对于 ADC 接地的输入电压来验证输入电压是否正确。  我首先要检查的是提供斜坡的信号源。  该信号源输出必须保持在电源电压范围内。  如果斜坡低于接地值或略高于 AVDD、ESD 二极管将导通、这违反了绝对最大额定值。  如果出现这种情况、则如果通过输入引脚的输入电流超过10mA、则 ADS1115可能会损坏。  您的 ADC 输入应具有可用于限制输入电流和用作抗混叠滤波器的输入滤波器。

    此时很难说 ADS1115是否损坏。  如果器件内的 ESD 结构损坏、即使没有进行输入连接、器件也很可能发热。  如果器件在未连接输入的情况下运行时不会发热、那么我会尝试一次连接一个输入源(在运行相同的软件例程时)、以查看是否有一个输入源似乎比另一个更影响器件。

    另一个考虑因素是、如果设备温度过高而无法触摸、并且您用冷冻喷雾将其喷洒、则可能会损坏设备、因为封装可能会因热冲击而破裂。

    此致、

    Bob B

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    我绝对会再次表达 Bob 的观点。  我看到许多 ADC 因未考虑的接地偏移而受损。  根据故障模式、输入 ESD 保护二极管有可能被 ADC VDD/GND 范围之外的输入损坏。

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    尊敬的 Bob:

    感谢您的回答。  我随附了一个展示 ADS1115实现方案的原理图。

    对于运行过热的 ADS1115、无论模拟输入连接如何、它都运行过热。  即使模拟输入断开连接、只要施加5VDC 电源、它也会开始发热。

    现在、我看不到任何违反模拟输入上最大额定值的方法。  当我使用数字万用表测量信号时、所有信号都按预期进行测量。  接地方案非常简单。  受测器件(DUT)是一款无源器件(电位器)、与 ADS1115共用同一接地端。

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    您好、Michael、

    听起来设备变热时已损坏。  如果其中一个 ESD 结构因短路而受损、则电流将从 DVDD 通过短路流向 GND。  如果其中一个模拟输入在5V VDD 电源通电之前意外通电、则可能会发生这种情况。

    从您的图中可以看出、您正在为 ADS1115使用哪种器件封装尚不清楚。  此外、从图中也不清楚 ADC 输入端是否存在任何电阻。  与输入串联的1k 欧姆电阻器会将任何可能的输入电流限制在绝对最大值以下(假设接地端常见且输入电压不超过预期电压)。

    我建议在施加任何外部输入电压之前始终为 ADS1115供电。  我还建议、如果输入端接通电源、则不要断开 ADS1115的5V VDD 电源、以便在外部输入端仍通电的情况下复位器件。  在这里、您还必须考虑输入端的任何电容都将保持电荷、因此输入应在关闭 VDD 电源之前完全放电。

    正如我在之前的文章中所述、ADS1115已用于各种不同的系统、没有任何问题。

    此致、

    Bob B

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    尊敬的 Bob:

    我同意故障 IC 很可能会损坏、我正在尝试弄清楚可能导致损坏的原因。  如果最可能的原因是流经模拟输入的电流过大、那么我可以使用串联电阻器(如您建议的那样)和 TVS 二极管来保护它们。  当不存在高于最大额定值的电压时、如何超过最大额定值仍然是神秘的。

    我最初提出的有关最大采样率的问题是什么?  我们几乎一直以每秒860个样本的最大采样率运行此器件。  您是否希望这种压力会导致故障?

    我们使用的是10引脚 DGS 封装、请参阅数据表中随附的图像。

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    您好、Michael、

    ADS1115是一款过采样 ADC、无论数据输出速率为8sps 或860sps、其实际调制器频率均为采样率(250kHz)。  ADS1115可以连续运行、而不会出现问题或过热。

    至于原因、我很难对不在我面前的系统进行故障排除。  我所能说的就是我看到其他人这样做会导致问题。  我将 再次回顾这些内容:

    • 在输入上发生了一个导致 EOS 的过压情况。
    • ADS1115接地端不是共用所有电源的接地端。
    • 电流不限于使用串联输入电阻的器件。  因此发生了意外过压、超过10mA 的绝对最大输入电流。
    • 在 ADS1115未通电的情况下意外为输入供电。
    • 低于接地值或高于 VDD 的输入信号源(如信号发生器)。

    此致、

    Bob B

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    尊敬的 Bob:

    好的、可以听到这样的消息:我不滥用 ADS1115、只需使它始终以其最大采样率运行即可。  我认为这不是问题、但我想确保。

    我们将根据您的建议使我们的设计更加稳健、尤其是在保护模拟输入方面、并查看我们获得的结果。  非常感谢您的帮助。

    Michael