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工具与软件:
您好!
我和我的团队正在开发一种可以读取传感器阵列中多个 RTD (PT1000)的产品。 我们的目标精度是以每秒10个样本的速率测量10mK 的步长。 我们在4线配置下的 ADS124S08上使用了2个输入通道。 每个输入通道都连接了一组多路复用器、这些多路复用器在一系列的16个 RTD 中移位。
因此、我们只能在单冲转换模式下进行测量、我们每秒至少需要400sps 来读取所有传感器10次。
2个通道中的每一个通道都配置有自己的基准电阻(0.01%精度)。
在同一电路板上使用该电路的多个副本、可同时读取数百个传感器。
我们很高兴看到连接到 REF1的所有 RTD 的噪声性能都在预期范围内。 不过、连接到 REF0的所有传感器的性能都更差。
每个通道的设置具有相同的设置。
图中显示了连接到 REF1 (左)与 REF0 (右)的8个传感器
在交换传感器但保持所有其他内容相同时、问题仍然存在于使用 REF0的通道上。
每个电路的元件值是相同的、并且电路板布局应尽可能对称设置。 在无法使用对称布局的情况下、REF1电路的布线会全部延长。
寄存器组以配置 ADC。
寄存器值 CH1 |
注意 IC1 |
寄存器值 CH2 |
注意 IC2 |
一般说明 |
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八个 MSB |
0x08 |
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0x08 |
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链路状态 |
0x80 |
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0x80 |
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INPMUX |
0x12 |
MUXN = AIN1 |
0x34 |
MUXN = AIN3 |
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PGA |
0x68 |
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0x68 |
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256个 tMOD |
数据速率 |
0x39 |
|
0x39 |
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低延迟滤波器 |
参考 |
0x15 |
REFP1、REFN1 |
0x11 |
REFP0、REFN0 |
启用 REFP_BUF |
IDACCMAG |
0x45 |
|
0x45 |
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PSW 已关闭 |
IDACMUX |
0x0C |
|
0x0C |
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I1MUX = AINCOM |
VBIAS |
0x00 |
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0x00 |
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系统 |
0x10 |
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0x10 |
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OFCAL0 |
0x00 |
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0x00 |
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OFCAL1 |
0x00 |
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0x00 |
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OFCAL2 |
0x00 |
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0x00 |
|
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FSCAL0 |
0x00 |
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0x00 |
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FSCAL1 |
0x00 |
|
0x00 |
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FSCAL2 |
0x40 |
|
0x40 |
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GPIODAT |
0x00 |
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0x00 |
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GPIOCON |
0x00 |
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0x00 |
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设计参考了应用手册 sbaa275a. 和 sbaa201a. IC 按如下方式连接:
我们并不了解两个通道间噪声性能的巨大差异。 由于所有硬件都相同、并且所有设置都进行了三次检查、因此我不知道从哪里查找来解释二者之间的差异。
有人能指出我们的正确方向吗?
此致、
Berrie
尊敬的 Berrie Dirks:
您是否可以尝试禁用(打开)连接至 REFN0的 POWERDOWN 开关? 由于您将 REFN0直接接地、因此它不会被闭合。 这是我在您的电路中看到的与 REFx1相比较的唯一区别
-Bryan
您好、Bryan:
我们在断电开关打开的情况下运行了一些测试、但结果似乎没有变化、因此这不能解决问题。
我们是否可以提供更多有助于解决此问题的信息?
此致、
Berrie
尊敬的 Berrie Dirks:
这是美国的假期、我们下周会与您联系。 感谢您的耐心
-Bryan
尊敬的 Berrie Dirks:
IDAC 如何与 RTD 连接? 您在寄存器映射设置中显示了 AIN0和 AINCOM、但这些引脚未与原理图中的任何位置连接(您可能故意在发送的图像上切断了这些引脚?)。 您还提到了多路复用器。 能否发送完整的原理图?
如果您绕过多路复用器并直接测量 RTD、同时使用 REFP0/REFN0作为基准源、您是否看到性能差异?
如果降低 IDAC 电流强度、您会看到有什么差异吗?
您看到的误差的电压幅度是多少? 您只显示了与温度和电阻相关的图、但想知道实际电压误差是多少会很有意思
另外、您所测量的 RTD 的近似电阻是多少? 是否如您的图中所示变为200欧姆?
实际上显示的是什么图? 每个信号是否是单独的 RTD? 如果是、该图像中的每个通道分别进行了多少次测量? 这将有助于详细解释您实际提供的信息
-Bryan
您好、Bryan:
IDAC 如何连接到 RTD? 您在寄存器映射设置中显示了 AIN0和 AINCOM、但这些引脚未与原理图中的任何位置连接(您可能故意在发送的图像上切断了这些引脚?)。 您还提到了多路复用器。 能否发送完整的原理图?[/QUOT]我的确从原理图中删除了一些部分、因为我认为这些部分与问题无关。 我觉得我太过分了。 下面是完整电路、AINCOM 和 AIN0配置为电流源。
[报价 userid="204916" url="~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1443399/ads124s08-issue-with-noise-performance-between-ref0-and-ref1-when-reading-rtds/5544013 #5544013"]如果您绕过多路复用器并直接测量 RTD、同时使用 REFP0/REFN0作为基准源、您是否发现性能有差异?[/QUOT]
上面的电路在单个板上有8倍、我们有一个单独的 ADS124S08以及两个直接连接的 PT1000传感器。 该电路中使用的所有引脚相等、但没有多路复用器。
在第9个 ADC 上、我们可以看到与使用 REFP/N0时噪声较高完全相同的问题、因此我不认为问题在于多路复用器或传感器之间的切换。 这是对直接连接到 ADC 的2个传感器的简短测量。 传感器悬挂在大气中。 在传感器1上、您可以清楚地看到是否有人站在附近、温度上升、但在第二张图片中、噪声占主导地位。
[报价 userid="204916" url="~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1443399/ads124s08-issue-with-noise-performance-between-ref0-and-ref1-when-reading-rtds/5544013 #5544013"]此外、您正在测量的 RTD 的近似电阻是多少? 如您的图中所示、它是200欧姆?
传感器全部是 PT1000、基极电阻为1000 Ω、但我们打算在温度介于20°C 和350C 之间(~1100–2200 Ω)
实际显示的图形是什么? 每个信号是否是单独的 RTD? 如果是、该图像中的每个通道分别进行了多少次测量? 它将有助于详细解释您实际上提供了哪些信息
我认为您误解了第一篇文章中的情节(我应该标记轴)。 它显示的是随时间变化的温度、而不是温度与电阻之间的关系。 我们的温度传感器阵列位于不同的板上、我们将其与可变器进行连接。 每个电缆都有足够的布线来容纳8个传感器。 图像左侧显示了8个传感器、右侧显示了8个传感器、每组都有自己的电缆。 该图只是为了说明一个模式。 我们已尝试交换电缆、但有噪声的通道始终链接到板上所有 ADC 上的 REFP/N0通道。
到目前为止、我们只采用了将硬件温度升至120°C 的方法、但在整个温度范围(20-120°C)内、我们未看到噪声性能的变化。
[报价 userid="204916" url="~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1443399/ads124s08-issue-with-noise-performance-between-ref0-and-ref1-when-reading-rtds/5544013 #5544013"]如果降低 IDAC 电流强度、您会看到有什么差异吗?
您看到的误差的电压幅度是多少? 您只显示了与温度和电阻相关的图、但想知道实际电压误差是多少会很有意思
[报价]查看包含的图片、顶部图片中的误差约为20uVpp、同时底部图片为460uVpp。 我们尚未在 IDAC 上运行降低电流的测试、这将是我们目前计划在周二进行的下一项测试。
我希望这些附加信息可以澄清一点。
期待您的回答。
此致、
Berrie
尊敬的 Berrie Dirks:
感谢您提供所有这些附加信息
您是如何获取您在图表中显示的数据的? 例如、在第9个不使用连接了两个 RTD 的任何外部多路复用器的 ADC 上、您是对 Ch1进行一次测量、对 Ch2进行一次测量、然后对 Ch1、Ch2进行一次测量、依此类推、 5分钟以上? 或者您是连续对 Ch1中的多个样本采样、还是对 Ch2采样? 由于您展示的是单次模式、我猜第一种方法、但我只想确认一下。 如果您在不同通道之间乒乓、那么您是否可以在一个通道上获取数据几分钟、然后在另一个通道上获取数据几分钟、看看行为是否发生了变化?
在您上一篇文章中发送的"加热器 PT1000"图中、这些 RTD 是否应测量相同的温度? 您说过它们悬挂在自由空气中、它们在同一个板上、因此我假设这意味着它们非常接近、但它看起来#1为~20°C、而#2为~23°C。 您能确认吗? 如果是这样、这是否在 RTD 的容差范围内(例如+/-3C)、或者是否还有与测量本身相关的偏移(除噪声之外)?
您是否能够尝试使用1k Ω 电阻器而非实际 RTD 进行类似测试、以查看您是否仍然获得 VREF 输入的噪声?
您是否通过示波器测量了 ADC 输入和基准电压、以查看您测量的输出波动是否实际存在于输入端?
布局上的 REFP0/REFN0电路是否在物理上接近会散发热量的东西(例如 LDO)、或者具有开关噪声的东西(例如电荷泵)、这可能会影响该特定基准电阻器、而不是 REFP1/REFN1上的电阻器?
ADC 内部的两个 REFx 电路之间没有根本差异、因此发生这种情况的原因不明显。 我只是建议一些疑难解答步骤、以了解我们是否能够以任何方式理解或改变行为
-Bryan
您好、Bryan:
感谢您完成所有调试步骤、我们已经使用了其中的许多步骤。 传感器之间确实存在很大的差异、但这是因为我们知道和理解的问题。 完成所需的返工后、这些问题都会得到解决。
经过长时间的调试和仔细检查、我们最终找出了导致噪音问题的原因。 幸运的是、它与硬件无关。 事实证明这是一个配置问题。 我们检查了写入 ADC 的所有值、但没有检查它们最终的位置。
将配置写入 ADC 时、我们会设置所有寄存器、除了第二个到最后一个寄存器。 应该写入最后一个寄存器的数据已写入前一个寄存器。
我们的软件工程师认为是通过 SYS 跳过 VBIAS 来写入寄存器状态。 然而、SYS 的值最终变为 VBIAS。 SYS 预期的值为00010000 、这会开启 AIN4的 VBIAS。
所有 ADC (无论是否多路复用器)上的两个通道现在都可以在10mK 范围内每秒进行10次温度采样。
非常感谢您的帮助!
此致、
Berrie