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[参考译文] ADS124S08:读取 RTD 时、REF0和 REF1之间的噪声性能问题

Guru**** 2013580 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS124S08
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/1443399/ads124s08-issue-with-noise-performance-between-ref0-and-ref1-when-reading-rtds

器件型号:ADS124S08

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

八个 MSB

0x08

 

0x08

 

 

链路状态

0x80

 

0x80

 

INPMUX

0x12

MUXN = AIN1
MUXP = AIN2

0x34

MUXN = AIN3
MUXP = AIN4

 

PGA

0x68

 

0x68

 

256个 tMOD
PGA 启用
PGA 增益= 1

数据速率

0x39

 

0x39

 

低延迟滤波器
单冲转换模式
400SPS

参考

0x15

REFP1、REFN1

0x11

REFP0、REFN0

启用 REFP_BUF
禁用 REFN_BUF
内部基准打开、但在断电模式下断电

IDACCMAG

0x45

 

0x45

 

PSW 已关闭
500 Mua.

IDACMUX

0x0C

 

0x0C

 

I1MUX = AINCOM
I2MUX = AIN0

VBIAS

0x00

 

0x00

 

 

系统

0x10

 

0x10

 

 

OFCAL0

0x00

 

0x00

 

 

OFCAL1

0x00

 

0x00

 

 

OFCAL2

0x00

 

0x00

 

 

FSCAL0

0x00

 

0x00

 

 

FSCAL1

0x00

 

0x00

 

 

FSCAL2

0x40

 

0x40

 

 

GPIODAT

0x00

 

0x00

 

 

GPIOCON

0x00

 

0x00

 

 

 

设计参考了应用手册 sbaa275a. 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

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    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

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    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

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    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

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    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

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    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

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    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

  • 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。

    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