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我们在产品中使用了 ADC 芯片 ADS1256、现在我们发现大约10%的原型发生了问题、如下所述:
为了获得良好的线性、我们在芯片内部使用了"缓冲开启"函数。 对于问题原型、当输入电压超过 AVDD - 2V 时、ADC 输出将严重下降、然后锁定。
例如、电源电压为5V、
当输入为3V 时、读数为~ 5100000
当输入信号上升到3.7V 时、读数为~ 6260000
当输入信号上升到3.8V 时、读数为~ 3230000
当输入信号上升到4V 时、读数为~ 3230000
对于更高的输入电压、ADC 读数保持在3230000附近、几乎没有变化。
这种现象仅发生在~10%的原型上。 对于其余原型、当输入超过3.7V 时、ADC 读数将保持为饱和读数~6400000。
我们有两个问题:
1.是否有办法(例如一些特殊寄存器配置)来确保在输入电压超过阈值并且启用了"缓冲器打开"时 ADC 输出饱和值?
2.对于目前工厂没有这一问题的 ADC 来说,这一问题是否会由于环境因素和离开工厂后的老化而在客户方面发生?
非常感谢!
尊敬的 Derek Yang:
根据数据表、在输入电压>3V 且缓冲器被启用的情况下运行超出 ADS1256的建议运行条件。 ADC 的行为此时尚未定义、因此、如果您以这种方式操作器件、除了说"不以这种方式操作 ADC "外、我们无法作出任何保证或建议。
-Bryan
感谢您的回复 Bryan。 恐怕我无法完全同意你的观点。
在 ADS1256数据表中、上缓冲器的详细说明为:
"在缓冲器被启用的情况下、模拟输入上相对于接地的电压(在电气特性中列为绝对输入电压)必须保持在 AGND 和 AVDD−2.0V 之间。 超出该范围会降低性能、尤其是 ADS1255/6的线性度。 "
我的理解是、如果输入电压大于3V、ADC 读数将会失去精度和线性度、在某些电压下它可能会饱和、从而缩小动态范围。 但是、我认为 ADC 读数失去其单调性并突然下降到一半是没有道理的、尤其是在考虑到输入(如3.9V)远小于绝对最大额定值(6V)的情况下。
我使用 ADS1256已有几年。 也许我很幸运,这是我第一次遇到这个失去的单调性问题。 实际上、这是我第一次看到所有以前功损单调性并减半的 ADC 芯片。
除了简单地说"不以这种方式运行 ADC"之外、我认为至少 TI 可以修改数据表、更加明确地告诉客户故障模式、或者进行更好的工厂测试、从而避免这种现象。 鉴于 ADS1256是一款非常老的芯片、也许 TI 可以开始开发替代芯片。
你怎么看?
尊敬的 Derek Yang:
如果我正确理解了问题陈述:您已经使用 ADS1256很多年了、并且在此期间您一直以同样的方式使用这些器件(当启用缓冲器时、将输入范围过大至>AVDD-2V)。 直到最近、这些"旧"器件对施加的输入电压具有大致单调的响应、即使在 启用缓冲器时输入超范围为>AVDD-2V。 现在、大约10%的"较新"器件表现出不同的行为、在超量程期间的某个时间点上存在代码移位、使得输出 减少1/2然后保持在该代码、而不管 ADC 输入的变化如何。 是这样吗?
此外:
还有一个新一代版本的 ADS1256、即 ADS1261。
-Bryan
您好、Bryan:
是的、您的描述是正确的。
尊敬的 Derek Yang:
感谢确认。
我在 ADS1256EVM 上查看了这一点、请查看下面的结果。 我正在输入一个移动很慢(0.1Hz)的三角信号来模拟您的输入信号增加到3V 以上(2.9V 至4.7V、确切地说是 DC 偏移为3.8V)。 您可以在第一个图像中看到 ADC 如何在缓冲器关闭的情况下转换此信号。
在第二个图像中、唯一的区别是缓冲器是打开的。 请注意器件如何在大约3.8V 处削波输出代码、从而反映您的结果
我与我们的一位设计人员交谈过、他们提到、缓冲器电路电流降至0 (大约3.8V 点)后、缓冲器+启动电路可能会削波至较低的电压/输出代码、因此、尽管这种行为并不常见、 现实并非天方夜谭。 器件在任一种情况下均可恢复的事实意味着此电路正常运行、尽管中间行为与您的预期不同。
TI 无法保证您会在建议的操作条件(ROC)之外看到一致的行为、这完全不是我们需要的。 ROC 的整体目的是将我们在生产中测试所需的条件限制在界限内、然后确保最终用户能够可靠地操作。 这将是一个无穷无尽的努力,然后也调查所有其他条件组合,可能导致不确定的行为在中华民国以外。
那么、我最初的建议是:如果您想同时避免这种行为、不要以这种方式运行 ADC。 我不确定此信息能够为您的系统终端用户提供什么价值、因为在启用缓冲器的情况下、VIN > AVDD-2V 处未明确定义该行为
缓冲器关闭
缓冲器开启
-Bryan
您好、Bryan:
非常感谢您所做的一切!
我们已更改固件并将缓冲区设置为"关闭"以解决此问题。 现在系统正在测试中。
如果发生这个问题、我的系统的故障模式是、在读取一半的饱和值时、即使它可能是4.5V、系统也会将它视为1.9V。 然后系统将控制电源为1.9V、整个系统将运行异常。
我的理解是、硅基产品应该非常稳定。 如果 ADC 芯片在我们的工厂中表现正确、它就能在现场保持良好的行为。 如果是、我可以在固件经过全面测试之前在工厂中将其视为短期解决方案。 你怎么看?
此致、
德里克