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[参考译文] MSP430i2041:SD24模块的Rif

Guru**** 2589265 points


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/microcontrollers/msp-low-power-microcontrollers-group/msp430/f/msp-low-power-microcontroller-forum/620646/msp430i2041-rif-of-sd24-module

部件号:MSP430I2041

大家好,

我们正在使用MSP430i2041RHB来测量一些使用内部ADC (SD24)的压力传感器。 ADC在SD24GAINx = 16下工作,即使用 外部Vref在大约1.24V时,输入范围约为/- 60mV。 所有四个通道均在使用中,并连接至相同类型的传感器。 已注意确保所有印刷电路板线路到输入端均对称且由AGND屏蔽。 AGND从DGND平面分离,两者都直接连接在MSP430上。

在正常工作条件下一切正常,但设计未能通过120至140MHz的RFI测试。 增加电容器以提高对差异和共模信号的抗扰性,根本没有任何帮助。 即使更换输入滤波器以将FC降低到大约10Hz,也没有任何改善。

有趣的是,问题显示在模拟信道1,2和4上,但不显示在信道3上。 读取受影响的通道时,显示高达11mV的电压,振幅取决于通道(通道4为最差),但通道3根本不显示任何错误。


有什么想法,这种影响的原因是什么?

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    您好,Robert:

    我正在调查您的请求。 同时,您能否分享您的原理图和PCB的屏幕截图,包括SD24输入和模拟前端组件周围的区域?

    此致,

    詹姆斯

    MSP客户应用程序
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    您好,James:

    感谢您的回复。 我尝试附加屏幕截图,但不知何故失败了。 这只是文本部分,我将尝试在稍后的帖子中附加屏幕截图。

    这实际上是我们在与EMC测试实验室的工程师交谈后对PCB的第二次尝试。 印刷电路板使用一个八层堆叠,印刷电路板两侧(一个在顶层下方,另一个在底层上方)有接地平面。 接地平面分为DGND和AGND,AGND仅用于模拟输入部分。 并且没有数字信号通过模拟输入部分传输。

    尽管PCB与上次尝试相比发生了巨大变化,但射频抗扰性丝毫没有变化。 一旦打开射频信号,两种硬件版本都会生成以下图形(尝试连接到另一个POST)。 图形以大约20uV / Pa缩放至Pa,因此通道4上升约6.6 mV,而通道3根本不显示任何错误。 由于输入部分(滤波器和更好的迹线布局)的返工没有改变任何内容,我现在的印象是,RF信号必须进入其它地方的MSP430。 我已经怀疑是DGND,但这应该会以同样的方式影响所有四个通道,难道不是吗?

    再次感谢您的回复。 我真的很不喜欢,非常感谢您的任何帮助。

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    这是PCB的3D视图(仅供您查找)。

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    顶层和中层。 中间层运行从输入滤波器到MSP430模拟输入引脚的连接,并填充AGND。

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    地面和底层。 底层由AGND平面填充,并在平面外运行SBWIO和SBWCK (运行RF测试时,两个信号均未连接)。

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    还有一个示意图。

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    这是ADC数据的图形。

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    您好,James:

    我忘了分享另一个事实。 RHB包装的散热垫连接到DGND (DVSS)。 可能RF信号噪声被整个DGND平面接收,然后被散热垫耦合到接合线。 如果绑定线与芯片的模拟输入之间的长度存在显著差异,则这可能是信道受到的影响非常不同的原因。

    但这只是一个野猜测。

    此致,

    罗伯特

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    您好,Robert:

    非常感谢您分享所有这些信息和屏幕截图。 它非常有用,尤其是对于像这种复杂的问题和布局。

    从输入滤波器到MSP430的模拟输入引脚的连接来看,路由似乎相似,并不能解释在各种输入通道上观察到的差异。 此外,由于输入部分(筛选器和更好的跟踪布局)的返工未发生任何变化,我怀疑此区域不会导致此问题。

    此问题的一个可能原因是模拟轨迹在AGND和DGND平面之间交叉。 在EMC测试过程中,当迹线穿过插槽或接地或电源平面中的分割线时,会观察到大多数问题。 由于此路由会导致辐射和串扰问题,因此不建议使用。 是否可以共享底部图层的缩小屏幕截图? 我很想知道模拟轨迹的来源,而上面的屏幕截图中没有显示这一点。

    另一件事,我注意到,在底部层的AGND多边形中,轨迹之间有很多半岛。 如果可能,我建议将其拆下,因为它们可以像天线一样工作,并会产生额外的噪音。

    此外,这四个压力传感器是否安装在印刷电路板上,还是通过电线连接? 如果您从PCB上断开或卸下这些传感器并重新运行测试,会发生什么情况-测试是否仍然失败?

    为了供您参考,我将链接到下面讨论混合信号系统中接地技术的一些参考。 更具体地说,它讨论了分割和分区平面的利弊。

    此致,

    詹姆斯

    MSP客户应用程序

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    我忘了分享另一个事实。 RHB包装的散热垫连接到DGND (DVSS)。 [/引述]

    根据数据表,您正在将散热垫正确连接到DVSS (DGND)。

    此致,

    詹姆斯

    MSP客户应用程序

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    您好,James:

    至压力传感器的模拟轨迹运行到印刷电路板的边缘,并连接到另一个印刷电路板,后者固定压力传感器的插座。 两个PCB之间的连接是通过一个边缘连接器完成的,就像DIMM内存模块上的那个连接器。 PCB边缘的底部层如下所示:

    所有多边形都是使用“删除死铜”选项完成的,因此不应留下未连接到AGND的铜。 已注意所有信号轨迹都有有效的返回路径,因此DGND的AGND中没有任何空隙交叉(即使我认为像模拟输入轨迹一样速度较低的信号也是如此)。 顺便说一句,PCB的第一个版本没有拆分AGND和DGND,所以我怀疑拆分面不是问题。

    无论使用哪种压力传感器,系统均未通过RF测试。 查看图表后,我怀疑通道1,2和4的压力传感器是罪魁祸首。 但在通道3和4上交换传感器后没有变化。 我们甚至在通道3上进行了没有任何传感器的测试(忽略了开放式模拟输入不是最佳做法这一事实),但通道3仍然没有受到无线电信号的任何影响。

    压力传感器类似于通孔IC,实际上位于用于DIP IC的精密插座中。 没有导线,只有压力传感器的引脚。 如果输入滤波器按预期工作,我会假设压力传感器,边缘连接器以及从压力传感器到输入滤波器的轨迹所接收到的任何高频射频噪声都将在此处过滤。 120-140MHz范围内的信号应该不能通过滤波器,我认为噪音必须在输入滤波器之后,即从输入滤波器到芯片内PGA的某个位置被接收。

    此致,

    罗伯特

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    James,Robert,

    有时也会通过供油板本身耦合大量噪音。 如何连接AVCC和DVCC,AVSS和DVSS?
    电源的去耦盖放置在何处?
    RST上拉+盖子放在哪里?

    具有良好GND平面的8层声音已经很好了吗?
    您是否曾模拟过PCB,以查看某个频率范围内的辐射是否在测试过程中出现故障?

    您是否检查了以下应用注意事项,该说明提供了一些有关系统级ESD的基本信息,对于任何EMC噪声也是一个很好的考虑因素:
    www.ti.com/lit/slaa530
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    Dietmar,您好!

    非常感谢您的参与。 下面是缺少的显示指示符的屏幕截图。

    C88是复位时的电容器,R81是复位时的上拉电容器,C86是Vcore时的电容器,C89是DVcc时的去耦电容器。 R80将ROSC连接到AGND (AVss),C84是Vref处的去耦电容器。

    PCB使用8层堆叠:顶层-顶部接地(DGND平面)-中间层1 (信号层)-电源平面-中间层2 (信号层)-中间层3 (信号层)-底部接地(DGND平面)-底部层。 地面和电源平面均被剪切,以便所有模拟信号驻留在一个AGND平面上。 从输入滤波器到MSP430的模拟输入跟踪在中间第1层运行,由AGND多边形屏蔽。

    将接地平面拆分为AGND和DGND平面是PCB的“版本2”的新功能。 第一次尝试有一个单一的接地平面和一个完全不同的输入部分(没有一个输入轨迹是对称的或被AGND屏蔽的)。 两个版本之间没有任何区别。

    我已经考虑过DGND和/或Vcc处的噪音是可能的原因。 但是,我想不出这些通用引脚上有什么可解释的,为什么信道3工作完美,而其他三个信道则受到无线电信号的重大影响。

    我们没有对PCB进行模拟。 实际上,系统反应的频率范围有些奇怪。 任何故障都显示在100和140MHz之间,但实际频率在不同的测试日不同。 首先我认为这是由于测试的PCB不同(电容器的容差)。 但只有一个“第2版”的原型,有一天,效应出现在136和139兆赫之间,另一天出现在121和124兆赫之间。 该范围相当有限,并且显示了非常锋利的边缘,因此,1MHz频率的变化足以从"无影响"变为"偏移6mV "。

    遗憾的是,我之前发布的图形按时间(x轴)进行缩放。 但事实上,上升边缘的所有数据仅比故障频率低1MHz,并且根本没有任何影响。 对于范围右侧的零件,也是如此。 一旦频率仅比误差范围高1MHz,影响就消失了。

    感谢您的应用说明,我将研究这一个。

    此致,

    罗伯特

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    Robert,

    我在这里看不到一个非常关键的问题。 盖子放置在靠近的位置,由于GND和电源平面,它似乎已正确连接以保持低回路电感。
    您也知道为什么信道会有所不同。 如果我理解正确,那么通道4是最差的通道?

    您是否尝试过以下操作:
    1.不要连接传感器和所有通道上的短+和-端子来测量纯偏移。 它是否显示相同?
    2.您是否尝试使用内部参考电压(也是1.2V)?
    3.您使用哪种转换模式? 信道组还是单信道? 您是否可以更改当前使用的内容并重试?

    抱歉回答所有问题,但最大的神秘之处是通道的差异,因此,如果每个通道转换的顺序产生差异,则会很有趣。
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    Dietmar,

    是的,对,通道4是最差的。

    软件比较简单。 只需设置SD24和eUSI_A0模块,然后在循环中运行,等待转换结束并使用eUSI_A0的SPI传输结果。 SD24配置为在连续转换模式下转换一组信道(范围为x16,OSR为256)。 在环路内,SD24CCTL3的中断标志被监视以读取所有通道。 然后重置所有信道的LSBACC,并读取结果,所有操作均从信道1至4完成。 读取转换结果如下所示:

         IF (SD24CCTL3和SD24CCTL_SD24IFG)
           {
             SD24CCTL0 &=~SD24CCTL_SD24LSBACC;
             SD24CCTL1 &=~SD24CCTL_SD24LSBACC;
             SD24CCTL2 &=~SD24CCTL_SD24LSBACC;
             SD24CCTL3 &=~SD24CCTL_SD24LSBACC;

     sd24_read_cha_osr256 (&SD24MEM0,io_buf);
     sd24_read_cha_osr256 (&SD24MEM1,io_buf+2);
     sd24_read_cha_osr256 (&SD24MEM2,io_buf+4);
     sd24_read_cha_osr256 (&SD24MEM3,io_buf+6);
    }

    同样,我也看不出这种环路会使信道3成为"所选信道"。

    您是否尝试过以下操作:
    1.不要连接传感器和所有通道上的短+和-端子来测量纯偏移。 它是否显示相同?
    2.您是否尝试使用内部参考电压(也是1.2V)?
    [/引述]

    不,我们没有。 下一次测试将于9月8日(星期五)进行。 然后,我将检查如果信道短路或使用内部Vref以及使用单信道转换,会发生什么情况。

    无需担心您的问题。 非常感谢您的帮助。

    此致,

    罗伯特

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    Dietmar,James,

    我要为造成这一切麻烦向你道歉。 但首先要做的是。 MSP的SD24运行良好,应用的RF信号不会产生任何影响。

    事实上,对这种奇怪的行为的解释是如此简单和明显,我真为打扰你们感到羞耻。 首先使用OCCAM的剃须刀会有所帮助。 显然,对于压力传感器输出信号的任何变化,最简单的解释是该传感器施加的压力发生变化。 这是实际发生的情况,因此在转换结果上不会发现射频噪声。 转换结果只显示有效的传感器数据。

    在EMC实验室和使用完全不同的ADC (ADS114S08IRHBT)的第三版印刷电路板进行了两天的测试之后,我们终于了解到设备的某些其他部分拾取了RF信号并错误地开始工作。 这最终改变了四个压力传感器中三个的压力,这就是全部。

    所以,请接受我的道歉,我真的很抱歉。

    同样,MSP430工作完美,SD24的转换结果也非常出色。

    非常感谢您的支持,我们对此深表感谢。

    此致,

    罗伯特

    PS:您可能需要将整个线程标记为与MSP430完全无关,这样就不会有人感到恼怒。

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    Robert,

    非常感谢您找到了真正的根本原因并与我们分享了您的经验。
    对我们来说,线程成功关闭非常重要!

    相信一旦您找到某种行为的根本原因,我们每天都可以轻松,明显地学习。

    祝您未来发展顺利!

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    您好,Robert:

    我赞同迪埃特马尔在上面所说的话。 感谢您的详细说明,并感谢您完成您所发现的内容的循环。 这对我们的社区很有帮助,因为其他人可能会面临同样的问题。

    如果您遇到任何其他问题,请告知我们。

    此致,

    詹姆斯

    MSP客户应用程序