[参考译文] ADS1263：系统噪声分析

感谢您对我的问题的及时答复。 我将签出计算器工具和噪声文档。 我将保持此主题处于开放状态、因为稍后我可能会回来回答有关系统噪声的更多问题。

-周老师

尊敬的 Steven Park：

明白了、这个线程将保持打开状态~30天。 如果它关闭、但您始终可以启动一个新的

-Bryan

您好、Bryan：

(可能与 https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1278052/ads1263-ads1263-3-wire-rtd-low-side-reference-noise-source 相关)

我最后订购了一个 EVM 来比较我们的产品和 EVM 测量结果。 我看到在38400SPS 时产生大约500uV 的 RMS 噪声、并随着电压的升高而增加。 RMS 噪声随着输入电压的增加而增加。 我使用了两节 AA 电池来提供输入电压。  

- ADC 设置

   -连续测量和通过命令读取

   -输入复用：AIN0和 AINCOM、(AINCOM 短接至 REFOUT)

   -启用内部基准

   - 38400 SPS

我已经计算出外部放大器噪声规格

-我已经测量了 AVDD 和 DVDD 电源线的噪声水平

-上述测量是使用 EVM 进行的。

下面是我们的 ADC 的原理图、输入通过缓冲放大器和电阻器网络来降低电压。 这样做是为了提供更宽的电压范围。

为了比较板上 ADS1263与 EVM 上的电压、我从 ADC1和 REFOUT 网络跳线、将导线馈送到 EVM 输入。 我还断开了 EVM 上的板载电源、并使用板上的5Viso 为 EVM ADC 供电。 我在测量我们电路板上的500uV RMS 噪声时获得了 EVM 上的预期噪声数据100uV RMS 噪声。

此时、我怀疑噪声可能与使用 Python 脚本测量电压的方式或分析数据的方式有关。

Python 脚本会发送启动命令、然后通过发送读取命令开始收集数据。 它收集8192个样本并对这些样本执行标准差计算。

我想知道您对如何解决这个问题有什么建议、或者您对噪声因素可能来自哪里有什么想法。

谢谢。

周老师

尊敬的 Steven Park：

电池是如何连接到 ADC 的？ 电池电压是浮动的、还是以某个电压为基准、例如 REFOUT？

如果要确认、当您向 EVM 施加电池电压时、您会看到在38400SPS 下具有500uV RMS 的噪声？ 您正在使用什么增益？

为什么要将极高失调电压、高噪声放大器(LM2902)用作32位 ADC 的缓冲器？ 这基本上就失去了使用这样的高分辨率 ADC 解决方案的

您能给我发送一张照片、说明您如何将两块板跨接在一起？ 请确认、在这些情况下、您能够看到100uV RMS 噪声

如果您认为数据采集有一些问题、您始终可以从 EVM 中提取数据、并直接使用原始数据计算 RMS 值。 这将帮助您确定是否以与 EVM 相同的方式计算噪声。 此外、您能否确认您使用的是哪个版本的 EVM？ 最近、我们在过去六个月内发布了一个新版本、因此我想确定我知道您使用的是哪一个版本。 是不是这个：  

-Bryan

您好、Bryan：

我 没有参与选择 LM2902的过程、因此我无法回答为什么选择该特定放大器。

这是我们为测试和测量提供的测试设置的

1.移除橙色圆圈内的跳线、并将 AVDD 和 DVDD 短接在一起

2. R5和 R21被移除并短接

 卸下 C4和 C21

4. 板载隔离式5V 线路跳至 EVM 上的 AVDD

5.板载 GND 跳转到 EVM 上的 GND

6.板载 AIN0 (注意：原理图上的网络名称是 ADC1)跳转到 EVM 的 AIN

7. 板载 AINCOM (注意：AINCOM 短接到我们板上的 REFOUT 请参阅上一篇文章中的原理图)跳转到 EVM 的 AINCOM

8. 电池接地连接到 我们的设备的端子块，该端子块连接到步骤5中提到的板载 GND。

9.电池的正极连接到我们设备的端子块,该端子块通过电阻连接到缓冲放大器的同相输入端。 电路原理图中的网络名称 A/DIN1。

使用 EVM 在不同电压电平下进行两次单独的测量

我们的器件上的相应测量会 MAD

测量值未同步、我在 EVM 上进行了测量、然后在我们的器件上进行了测量。

谢谢。

周老师

尊敬的 Steven Park：

在您发送的 GUI 映像中、ADC 以2.5SPS 的速率运行、但在您之前的线程中、您说 ADC 以38400SPS 的速率运行-您能确认吗？ 38400SPS 时噪声看起来非常好、但如果以2.5SPS 运行、噪声就不是很好。 此外、以2.5SPS 的速率生成8192个样本需要很长的时间

此外、您是否可以发布从您的板获取的数据、而不是从 Excel 获取的屏幕截图？

-Bryan

您好！

我确认它是38400、 当我更改 Mode2寄存器时、接口配置不会更新。另外捕获持续时间几乎为 instant.e2e.ti.com/.../20231023_2D00_38400_2D00_2.txt

e2e.ti.com/.../20231023_2D00_38400.txt

这里是原始数据文件。 第一列表示数据、第二列表示读取数据所花费的时间。 正如您建议的那样、我从 EVM 软件导出了数据、并在这些数据上运行相同的标准偏差函数。 它与提供的 EVM 数量相匹配、因此我假设对使用我们的板收集的样本进行的计算是正确的。

谢谢。

周老师

尊敬的 Steven Park：

简单来说、这里只显示101个数据点、而不是8192。 这就是您想要显示的内容吗？ 您可以使用"插入"下拉菜单中的"图像/视频/文件"选项附加 Excel 文件。 我想在时域中查看您的数据、看看是否存在明显的错误迹象、但这很难、因为只有100个点。

让我看看我能否总结一下您到目前为止已尝试过的方法。 如果有任何错误、请确认/拒绝：

• 当您用电路板测量电池时、您会看到~500uVRMS 噪声
  • 在本例中、您测得的电压是多少？ 四节串联的 AA 电池、例如~6V? 然后、它会通过电阻分压器降压~80%至1.25V？
• 当您使用我们的 EVM 测量电池时、您还会看到~500uVRMS 噪声
• 将放大器电路的输出应用于我们 EVM 上的模拟输入、将电源的输出应用于我们 EVM 上的5V 电源时、您现在读出的噪声为100uVRMS。 在这种情况下、您将使用我们的软件来测量
  • 我在所有情况下都采用相同的~6V 输入？
• 您已确认数据操作函数是正确的、这样当您在 GUI 使用的同一数据集中计算 RMS 噪声时、将获得相同的结果

如果上述情况属实、则暂时排除了放大器+电阻分压器、软件和电源。 其余的电路实际上只是 ADC。 您是否查看过布局以确保布局干净？

您是否还尝试过在电路板上使用我们的软件、以确定两者的结果是否一致？ 您可以移除 EVM 上的终端电阻器并使用 J2连接到电路板。 请注意、控制器卡的 IO 电压上没有电平转换器、因此应该使用3.3V 接口

-Bryan

您好、Bryan：

我没有意识到我附加的文件只有100行。 这里是 到谷歌表的链接

• 当您用电路板测量电池时、您会看到~500uVRMS 噪声
  • 在本例中、您测得的电压是多少？ 四节串联的 AA 电池、例如~6V? 然后、它会通过电阻分压器降压~80%至1.25V？
  • 测量的两节不同电压、两节 AA 电池和四节 AA 电池。 对于两节 AA 电池、大约~3.2V 的电压降压至~0.6V、RMS 噪声约为~500uV。
  • 四节 AA 电池、~6.4V 低至1.32V、RMS 噪声约为~0.700uV

• 当您使用我们的 EVM 测量电池时、您还会看到~500uVRMS 噪声
  • 我进行了两次设置
    • EVM 独立开箱即用、根据数据表测量两节 AA 电池：~100uV RMS 噪声
    • 2、按照前文所述的跳线,两节 AA 电池和四节 AA 电池
      • 我们产品的 ADC1网络和 REFOUT 网络跳到了 AIN0、REFOUT 到了 EVM。
      • 我们产品的5Viso 和模拟接地连接至 EVM。 EVM 电源跳线已断开
      • 电池正极连接到缓冲放大器的同相输入
      • 电池负极连接到模拟接地
      • EVM 软件用于收集样片
      • 这也显示出~100uV 噪声

• 将放大器电路的输出应用于我们 EVM 上的模拟输入、将电源的输出应用于我们 EVM 上的5V 电源时、您现在读出的噪声为100uVRMS。 在这种情况下、您将使用我们的软件来测量
  • 我在所有情况下都采用相同的~6V 输入？
  • 是、这是正确的、无论设置和电压如何、EVM 始终读数为~100uV RMS 噪声

• 您已确认数据操作函数是正确的、这样当您在 GUI 使用的同一数据集中计算 RMS 噪声时、将获得相同的结果
  • 是的、这也是正确的。 我已经导出捕获的数据、并运行相同的 Excel 函数来计算标准差。

我相信我们的硬件工程师遵循了布局指南、但是如果您能发送或提供支持的链接/文档、我会将其委托给我们的硬件工程师。

我正在修改硬件、以便将我们的硬件连接到 EVM 软件。 我应该能够在明天测试它。 终端电阻器是指 ADS1263和 J2之间串联的电阻器吗？

谢谢。

周老师

嗨、Steven Park

感谢确认。 您说

Unknown 说：

四节 AA 电池，~6.4V 低至1.32V，RMS 噪声约为~0.700uV

如果它已经 700 μ V 即、与0.6V 输入外壳相比、噪声上升了？

Unknown 说：

在终端电阻器中，您是指在 ADS1263和 J2之间串联的电阻器吗？

是的。 至少您需要断开 DOUT 和 DRDY 与 EVM 上的 ADC 的连接、否则当您导入 ADC/电路板时、总线上的数据将会发生冲突

-Bryan

此外,任何与 Google 文档相关的东西都被我们的防火墙阻止,你可以把文件发布到 e2e 发布吗?

Brian、早上好、

是的、RMS 噪声随着输入电压升高而增大

e2e.ti.com/.../ADC-Raw-Data-Using-Python.xlsx

以下是在 Excel 中导入的原始数据文件。

我会在测试中一直向您发布文章。

周老师

我刚刚完成了从电路板向 EVM 跳过 SPI 线的过程。 我删除了 CS、DRDY 和 DOUT 线路上的端接电阻器。 我们电路板上的 DRDY 仅有5V 网络电压、但我仍然能够使用 EVM 软件从 ADS1263读取数据。

因此、基本而言、我将使用 EVM 软件通过从 J2跳线来读取我们的 ADS1263。

e2e.ti.com/.../20231024_2D00_ADC_2D00_Samples.xlsx

RMS 噪声与我用 python 脚本来读的时候不完全相同、但也表现出类似的行为。 输入端两节 AA 电池具有~400uV RMS 噪声。 输入端由4节 AA 电池供电、具有~600uV RMS 噪声。

这意味着噪声可能来自 ADC 电路本身。

周老师

尊敬的 Steven Park：

Unknown 说：

我猜、这意味着噪声可能来自 ADC 电路本身。

是的、这就是看起来的样子、因为您已经排除了电路的几乎所有其他部分

-Bryan