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大家好!
我们遇到了 在更改直流输入电平后 ADC 样本达到稳定基线的问题。
在进行详细说明之后:
硬件:
-评估板 ADC12DJ2700EVM
-评估板 LMH5401EVM (CM 输入连接至 GND)
- AWG 方波50秒高, 50秒低(水平与样本数据中所见)
使用"ADC12DJxx00 GUI"的设置:
-评估板 LMH5401EVM SMA IN+从 AWG 方波驱动(直流耦合)、SMA IN-端接50欧姆
- LMH5401EVM SMA OUT +/-连接至 ADC12DJ2700EVM SMA INA+/-(通道 A 直流耦合)
- ADC 时钟2.5 GHz(板载生成)
- ADC 模拟输入范围默认值
- JMode 0 (单通道5GSPS)
- ADC 数据格式偏移二进制(数据十进制数2048对应于差分输入电平0V)
-一次性设置 ADC 并开始,连续自由运行采样
-在一定的延迟后从 ADC 数据流中获取样本
数据处理:
-图中沿 x 轴的每个点对应于100万个样本的平均值(0.2毫秒迹线)
-每137ms 一个数据点
- AWG 水平调整为 ADC 数据约十进制3655 (高电平)和445 (低电平)
-见图片 screen4.png
可以观察到的情况:
-在信号边沿(上升或下降),"平均数据点"显示过冲
-见图片 screen2.png 和 screen3.png
-像电容器充电或放电曲线,"平均数据点"需要一段时间(~1分钟?) 以达到稳定值(基准值)
-放大过冲区域,见图片 screen5.png 和 screen6.png
您能否确认此行为?
这可以改进或避免吗?
此致
Andreas
尊敬的 Andreas:
在从 AWG 输入脉冲到 LMH 时、可以预计到这一点。 但可以肯定的是、您能否给我们发送一些图片或详细的测试设置方框图、以及器件型号/型号等
谢谢。
Rob
尊敬的 Rob:
非常感谢您的支持。
这意味着、当对 LMH 应用来自 AWG 的脉冲时、可以预期。
我同意、如果它距离边缘只有几 ns 的话。
达到正确电平所需的时间实际上在20到60秒之间。
我们还使用10µV μ A 分辨率万用表测量了 ADC 输入端的信号。
P 和 N 之间的直流电平在不到1秒内保持稳定。
可以在下图中找到评估模块的器件/型号以及测试设置。
版本 A 的电路板上
测试设置:
我们完成了额外的测量。
您可以查看直方图平均值在稳定基准之间的差异(之前没有级别转换)
和尚未稳定的基线(电平转换后)。
这里显示了3个不同的基线位置和过渡方向的情况。
ADC 模式始终为 JMODE0。
图片显示了单通道和通道 A/B 直方图。
从低电平转换为高电平后的高基线:
高基线在以下条件之前未发生过渡:
从高电平转换为低电平后的低基线:
低基线在以下条件前无过渡:
从高电平转换到中电平后的中间基线:
中间基线在以下条件前无过渡:
此致
Andreas
尊敬的 Andreas:
感谢您的更新、很抱歉耽误您的时间。
您是否可以使用 DMM 测量放大器上的输入和输出直流共模电压、连接 AWG 等测试设置?
此致、
Rob
尊敬的 Rob:
现在我们有了放大器 EVM 的共模测量结果。
在进行测量时、我们使用了 Beamax MC2万用表。
1.在 AWG 输出下、LMH3401EVM 上的接地电压测量值:50S 低+ 50S 高:
AWG 设置低电平-125mV
IN+=-125.5mV (来自 AWG)
IN-=-78.7mV (50R 已端接)
OUT+=+181.63mV
输出=-199.12mV
AWG 设置高电平+125mV
IN+= 123.1mV (来自 AWG)
IN-= 76.4mV (50R 端接)
OUT+=-200.65mV
OUT-=+181.75mV
输出共模电压的计算:
AWG 设置低电平
Vdiff = 380.75mV;Vdiff /2 = 190.375mV
Vcm = OUT (+)- Vdiff /2或 OUT (-)+ Vdiff /2
Vcm =-8.745mV
AWG 设置高电平
Vdiff = 382.4mV;Vdiff / 2 = 191.2mV
Vcm =-9.45mV
在 AWG 信号的整个50秒低时间和50秒高时间内、SMA OUT (+/-)测量值稳定在+- 50µV 以内。
也请查看下面的视频。
它显示了 AWG 信号切换前几秒到后几秒的 Beamex。
e2e.ti.com/.../20230328_5F00_144024_5F00_1.mp4
2.测量了端接 IN+和 IN- 50欧姆时 LMH3401EVM 上的 GND 电压:
IN-=-1.9mV
IN+=-1.55mV
OUT+=-9.3mV
OUT-=-9.0mV
希望这对您有所帮助。
此致
Andreas
尊敬的 Andreas:
很抱歉耽误了时间,我正在检查一些事情,会回来给你。
我从上面的测量中了解到:
1.是否已将 AWG 连接至 LMH 器件?
2. AWG 是否未连接到 LMH 器件?
此致、
Rob
尊敬的 Rob:
是的、正确。
我应该已经提到、作为端接、我们使用了不带链的 SMA 插头端接50 Ω。
此致
Andreas
尊敬的 Andreas:
对于放大器、Vocm 引脚上的电压是多少? 如果它被保留为缺省值、它将被设定为1/2 Vs、在一个+/- 2.5V 电源的情况下、这个值将为0V。 为了正确匹配 ADC 输入、应将 Vocm 引脚电压设置为 ADC 的输入共模电压。
此致!
雅各
您好、Jacob:
LMH3401EVM 的 RTCM 电阻器设置为0欧姆。 因此、LMH3401的输出共模电压控制输入引脚 CM 设置为 GND。 我在 CM 引脚上测量到0V 至 GND。 测得的输出共模将确认 CM 输入端的设置。
根据数据表、ADC 的输入共模电压 Vcmi 的标称值应为0V。 LMH3401EVM GND 通过 SMA 电缆连接至 ADC EVM GND。 我认为测得的-10mV 的 LMH3401输出共模电压与 ADC 的标称输入共模电压非常匹配。
您可能会问、通过两个 SMA 机柜的两个 EVM 之间的 GND 连接是否太弱。 但是、我们也在我们自己设计的板 IS1354上观察到所述问题、其中 LMH3401 GND 和 ADC GND 是常见的强 GND。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
我同意、两个 EVM 之间的接地连接良好、应该不会出现问题。
如果您断开每个 EVM 并测量注释模式电压、则需要分别为每个 EVM 测量什么?
谢谢。
Rob
尊敬的 Rob:
如上所述、在不与 ADC-EVM 连接的情况下、LMH3401EVM 的共模电压:
测得的到 GND 的直流电压(端接 IN+/IN- 50欧姆):
IN-=-1.9mV
IN+=-1.55mV
OUT+=-9.3mV
OUT-=-9.0mV
开路/未连接的 ADC 直流耦合输入测得的直流电压:
1.通过 USB 设置之前(默认打开电源)
INA+= 0.52mV
INA-= 0.5mV
2.通过 USB 设置后(10分钟后预热)
INA+= 0.54mV
INA-= 0.69mV
所有测量都是使用 Beamex 完成的。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
我正在与 Rob 合作并对其进行研究。 我们 用 ADC 来设置 LMH3401 、发现当从放大器到 ADC 之间有耦合电容器时会发生这种情况。
您曾提到它是直流耦合、您能否确保放大器到 ADC 之间没有交流耦合电容器。 该路径中的平衡-非平衡变压器也可能导致该问题。
此外、您能否将其插入振荡器、并检查充电/放电工件是否仍然存在。 一些 AWG 可能在这些低频的值不一致。 如果您尝试更高一点的频率、它是否仍然有相同的问题?
此致、
Ikram
尊敬的 Ikram:
EVM ADC 输入配置为直流耦合(R179/R180 = 0欧姆、R1/R4 = DNI)。 信号路径中没有耦合电容器或平衡-非平衡变压器。 请查看我们的上图。 该信号在每50个产品中显示一个直流电平、与 ADC 满量程的距离小于20%。
我们使用非常精密的(Beamex)万用表测量了 AWG 信号直流电平。 两个直流电平在50µV 小于1s 的范围内保持恒定、精度为+-1 μ V。
我们还使用自己的数字转换器电路板 SIS1354进行测量。 模拟输入级和 ADC 的电路与评估板相同、此外、我们可以通过偏移 DAC 在 LMH3401处馈送直流电平、从而调整 ADC 基线。 我们可以使用 DAC 生成相同的信号并观察相同的效果、而不是使用 AWG。
非常感谢您的支持。
此致、
Andreas
Andreas、根据我们在实验中的设置、 这些是我们在500Hz 时通过直流耦合信号获得的结果。
在您的设置中、您能否尝试将 频率设置得更高一些、看看是否会造成相同的效果?
-伊克拉姆
尊敬的 Ikram:
感谢您的测量。 您仍需要更改某些内容才能看到问题。
1.您的图片显示的时间间隔为100µs μ s。
我们观察到的效应在几秒钟内只可见。
2.您的图片显示了几乎整个级别范围。
我们观察到在大约10到15个 ADC 计数的边沿之后、直流电平的变化非常小。 为此、您必须缩放至直流电平。
请阅读本主题开始时对问题的详细描述、并查看图片。
为了展示该效果、我们在该图中为每个数据点取了100万个样本的平均值。 然后、我们必须缩放振幅以使少数计数可见。
此致、
Andreas
尊敬的 Ikram:
我想补充一点:
我们仅每137ms 获取100万个样本(编程的100ms +某种操作系统时间)。
如果不取平均值、小幅直流电平变化就不会产生噪声。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
只是需要说明一点、您是否希望按照此图中圈出的值对此粒度进行采样? 这是您的问题吗?
此致、
Rob
尊敬的 Rob:
>>只是要明确,你的担心是你正在采样
>>如图中圈出的这种粒度? 这是您的问题吗?
否!
我们注意到/测量的是、在输入电平改变后、直流电平的转换值不会立即保持恒定。
我们使用波形发生器每50秒(10MHz)改变一次输入端的电平、这样我们得到的样本值大约介于 440并约 3650.
我们的测量方法:
请参见下图。
大约每137ms、我们采集1、000、000个样本(200us)、然后对其求平均值。 我们在时间戳 X 的图中将此平均值输入为 y 值
在图/图像中可以看到电平变化(样本值从~3650到~440)后前13秒的一部分。
可以清楚地看到、平均值只有在大约13秒(衰减时间~ 13秒)后才近似稳定。
如您所见、基线漂移约为10个计数。
如果我们执行同样的测试、电平变化量只有一半大、那么基线变化量也只有一半大(~5个计数)。
我们的问题是:
我们正在讨论的是只有在平均模式下才能检测到的极小计数、否则在 ADC 的正常噪声中看不到它们。
但是对于我们的客户(应用)来说、这起着重要的作用。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
感谢您提供所有其他详细信息。 这有助于我们开始更好地了解问题。
我们将开始在实验中实施您的特定设置。 但是、我们仍需要一些详细信息。
您在 JMODE0中使用的采样率是多少? 是否设置或修改了任何其他 ADC SPI 寄存器?
如果是、请将问题转发给我们、以便我们可以在工作台上重新创建问题。
此致、
Rob
尊敬的 Rob:
采样率为5GSPS。 (2.5GHz 时钟)
配置文件时钟:
LMK04828_JMODE0.cfg (无修改)
LMX2582_2500MHz.cfg (无修改)
配置文件 ADC:
ADC12DJxx00_JMODE0.cfg (已添加内容)
文件附加在此处。
e2e.ti.com/.../6457.ADC12DJxx00_5F00_JMODE0.cfg
不再修改寄存器。
此致、
Andreas
尊敬的 Chase:
10/90%电平的上升/下降时间约为8ns。 这里是测量的示波器截图。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
感谢您告诉我上升时间。 先简单说明一下我们这边的状态。 关于如何处理这个问题、我们内部已经进行了一些讨论。 由于我们的评估平台并非用于采集较大的数据采集深度(例如10^12个样本)、因此我们无法轻松测量此值。 由于我们的测试平台软件的架构、我们不得不发挥创意来寻找一种方法来复制您的测量结果、但很遗憾、这可能需要一些时间。
您使用哪种 FPGA 开发套件来执行这些测量? 如果可能并且愿意、我们可能最好考虑修改您的 FPGA 固件、以便它能与我们可以访问的某个开发套件配合使用、即如果我们无法访问您的具体固件。
谢谢、Chase
尊敬的 Chase:
我们也不能在5GSPS 下采样10^12!
请再次查看下图:
我们每137ms 仅获取10^6个样本。
1 / 0.137ms =每秒7.3次
7.3 * 1.000.000 * 2字节= 14.600.000字节/秒* 8位= 117MBit/s
我们仅选择10^6个样本的量来对噪声求平均值。 但即使采样数量少得多、这也应该足够了。
因此、我认为您的 FPGA 套件很合适。 因此、您只需略微更改软件。
当然、这也需要一些时间。 感谢您的支持。
此致、
Andreas
抱歉、
正确是-->1/0.137s =每秒7.3次
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
我知道并理解时机。 问题在于我们的评估软件无法在137ms 的窗口内捕获和保存大量数据。 因此、我们无法按顺序捕获10^6个样本的聚类。 除非创建了完整的 FPGA 应用程序专门用于测试、否则我们将无法捕获单个周期的真正稳定时间。 我们将不得不尝试沿着不同周期的不同段进行捕获。 想象一下、从一个周期中取10^6、从可能的21个周期中取下10^6、从第41个周期中取下10^6、等等 由于您遇到的趋稳过冲是周期性的、这种方法会起作用。
但是、遗憾的是、没有办法以这种方式触发外部设备、因为我们将在每次捕获时触发后、对相同~200us 的数据进行采样。
我们面临的挑战是找到一种方法、让我们的评估平台从未用于快速/实时采集、能够对上升沿与输入源特性相似的 STEP 函数进行采样、但精确地以137.2ms 的周期性间隔移动硬件触发。 这将使您在大约~13秒(您的稳定时间)内针对137.2ms 的每一部分采集10^6个样本的数据。 我们仍在讨论可能的解决方案来重复这一做法。
谢谢
Andreas、
我想只要这段时间并不一定是一个精确的137.2us,我们就可以把这样的东西放在一起。 如果此7.3Hz 采样率可以以7.2Hz 或7.4Hz 的频率进行采样、那么我认为我们可能有一种解决方案可以实现此延迟、即通过微控制器、使用写入的代码来延迟进入 FPGA 的触发器、从而传递脉冲发生器的 TRIGGER_OUT。 我问这个频率不同于7.3Hz、因为我不确定我们可以直接访问的任何 MCU 的功能。 我不确定这个137.2us 周期的限制、但我想只复制您的实验来查看是否存在任何趋稳、这应该足够了。
谢谢、Chase
尊敬的 Chase:
我想,你可以选择几乎任何时期,如果它不是太长。
但每秒可完成2...5个样本是有意义的。 样本之间的间隔也不完全是137ms。 这是计算值。 为此、我们将 AWG 信号的50秒高/低电平时间除以记录的200µs 个周期数。
在我们的软件中、已对100ms 的"睡眠"进行编程。 其余时间是由代码处理引起的延迟。 到达大约137ms。
我们希望观察持续高达50度的缓慢效应。 因此、时间分辨率的精确度和确切度并不那么重要。
为了观察效果、样本数也可以小于10^6。
此致、
Andreas
尊敬的 Andreas:
LMH3401放大器设计人员提供的一些新信息...
LMH3401基于 SOI 工艺进行构建、由于存在热尾线、会表现出长期稳定。
我计划在 本周早些时候与这位设计师交流、并向您介绍最新情况。
有没有其它方法能让您仅使用 ADC 来测试您的电路、并将放大器排除在测量之外?
谢谢。
Rob
感谢 Andreas、
我只是想确保您在使用和不使用 LMH 的情况下使用相同的脉冲发生器。
我们将与 ADC 设计人员讨论、以获取有关这方面的更多信息。 我们将在几天后与您联系。
此致、
Ikram
尊敬的 Andreas:
我将关闭该帖子并将其离线。
我今天将通过电子邮件与您联系。 请留意观看。
谢谢。
Rob