[参考译文] LDC1101：传感器测量出现大幅波动

Giovanni、

很遗憾听到您的电路板遇到了挑战。

您是如何得出传感器的线圈设计和电容器值的？

1. 在组装封装时、您希望使用不同的电容器值获得哪些传感器频率？
2. 组装封装后、您是否看到接近这些频率的信号？
3. 传感器信号的振幅是否接近建议值？

此致、
John

尊敬的 John：

感谢您的答复。 我尝试逐点回答。

lu yao 说：

您如何得出传感器的线圈设计和电容器值？

通过 TI 提供的设计工具并使用 EM 求解器进行仿真。 然后、我 使用 LCR 表随频率变化的情况来测量电感、发现电感值非常符合仿真要求。  我还研究了 L via 自谐振响应的 Cpar。

lu yao 说：

在填充封装时、不同电容器值预计会产生哪些传感器频率？

这些封装的目的是使频率在具有容差的特定值附近中心。 它们是校准电容器(约为20-30pF 典型值)

lu yao 说：

填充封装后、您是否看到接近这些频率的信号？

由于中位频率是正确的(不包括尖峰)、我从未尝试填充它们来校准该值。 我会尝试一下。 但我无法理解为什么无露焊盘会在该特定频率下产生这个问题。 例如,有趣的是,我没有 遇到同样的问题 950 kHz (datalogS1 ).

更新：我尝试填充所有3个封装(1800pF = 1600pF + 2x100pF)、读数 现在看起来更好！
但是、究竟-为什么外露焊盘会产生此类尖峰？

lu yao 说：

传感器信号的振幅是否接近建议值？

是的、我使用示波器进行了检查。  

Giovanni、

我认为未填充的焊盘本身并不是问题所在、但我们一定要在组装焊盘时查看传感器波形。

1. 您所需的传感器波形振幅和频率是多少？
2. 您使用哪些电感值和电容值来获取所需的传感器信号？
3. 将器件添加到焊盘时、传感器波形的幅值和频率是多少？

另一个考虑因素可能是器件 VCC 线路上的噪声。
您能否通过单独的电源为 LDC1101供电？
如果是的话,行为是否会改变?

此致、
John

您好、John：

根据上图中的 LHR 测量结果、所需的频率约为782kHz、C = 1800 pF、L = 23 µH、如预期所示。

当我在 INA 和 INB 上将示波器探头置于差分模式时、在774kHz 的频率下测量0.85Vpk、这可能是由于 Cosc 的原因。

无论是否有空焊盘、频率和振幅都保持不变。 我不会观察到出现尖峰时对频率或振幅进行任何明显的修改(通过示波器)。

LDC 的 VCC 线 在3.3V (开关频率为100kHz)时具有70mVpp 的最大纹波。 绕过 VCC 线路并将其连接到稳定的电源不会显著改善波形或测量结果(未组装校准封装)。

此致、
Giovanni

Giovanni、

听起来输入信号正常。

是否可以 增加传感器频率以查看输出上是否仍有尖峰？

此致、
John

John、

即使 没有组装的空间、频率为~Ω 1MHz 且 C = 1200pF 的同一电路板也不会出现尖峰。 使用具有2个空封装的单个1200pF 或1000pF + 2x100pF 没有任何区别。

我测试了尖峰发生在频率小于~900kHz 的情况下。


Giovanni

Giovanni、

在这一点上、没有明显的潜在根本原因、但在较高的传感器频率下未看到任何尖峰这一事实可能是某种线索。

能否针对您的应用提高传感器频率？
如果没有、并且必须降低传感器频率、您能尝试增加 转换时间吗？ 如果您可以这样做、它是否会改变"尖峰"行为？

您使用的是哪种配置、 您使用的器件设置是什么(如数据表第(9.1)部分中所述)？

此致、
John

您好、John：

该频率是必需频率、并且传感器查询时间= 100 µs 。



请查找随附的 LHR 测量的 LDC 寄存器配置：

RP_SET (0x01) -> 0x75

• HIGH_Q_SENSOR -> b0 (因为我们的电压为~19)
• RP_MAX -> b011 (无关紧要、我在 LDC DS 示例中引用了默认值)
• RP_MIN -> B101 (因为 Rp ~ 2.2k Ω)

DIG_CONFIG (0x04) -> 0x43

• MIN_FREQ  -> b0100 (因为 fmin 700kHz MIN_FREQ = 4.57时)
• RESP_TIME -> b011 (无关紧要、我在 LDC DS 示例中指代默认值)

RCOUNT (0x04)-> MSB = 0x00；LSB= 0x19

我知道该值很低、会导致测量值的差异很大、但这来自我进行的一些测试。 我在每个100 µs 时查询传感器、发现 RCOUNT 高于此值时、LDC 有时返回0作为测量值。

此致、
Giovanni

Giovanni、

是否针对感应线圈和互连来测量 Rs 或 Rp？

我重新扫描了这个线程,没有看到任何提到的操作模式。 您使用哪种模式？

此致、
John

尊敬的 John：

正如我之前后期的 LHR 测量中所提到的。 RP 的测量值为2.2k Ω。

此致、
Giovanni

谢谢 Giovanni。
我错过了这一点(度假回来的第一天;-))。

我将在星期四进一步深入研究并由 COB 更新此主题。

此致、
John

Giovanni、

您使用的基准时钟频率是多少？

此致、
John

John、

通过 TCXO、具有51.3%的占空比和16MHz 稳定。


此致、
Giovanni

谢谢 Giovanni、

我将进一步研究这一点、并在明天更新该主题。

应届毕业生、
John

Giovanni、

我想知道您是否会看到输出可变性是由于 在转换时间内捕获的传感器波形周期太少所致。

传感器波形的持续时间为 TSENSOR = 1/782kHz = 1.279usec。
LHR 转换时间(eqn. 14)：tCONV =(55 + 16·RCOUNT)/fCLKIN =(55 + 16·25)/RCONV 16MHz = 28.4375us。
但我认为您仅在 RCOUNT 个基准时钟周期内收集传感器样本、因此实际采样时间为：
采样时间= (16·RCOUNT)/fCLKIN = 400/RCin 16MHz = 25usec。

因此、 采样时间允许器件捕获传感器波形的~19.5个周期。
通常、我认为这应该足以实现可靠的读数、但也许这会导致输出的差异。

您能否使用所需的传感器频率尝试一些更大的 RCOUNT 设置、看看这样是否会改善输出行为？

此致、
John

尊敬的 John：

您能否使用所需的传感器频率尝试一些更大的 RCOUNT 设置、看看这样是否会改善输出行为？

我尝试了 RCOUNT = 0x30、会出现尖峰、但有时会返回0。 由于我的传感器查询间隔为100us、因此我无法大幅增加 RCOUNT。

这些尖峰可能是由外部干扰引起的？ 传感器运行时的环境噪声相当大、但同系列的其他传感器没有出现类似的问题。 我已经测试了至少二十个。

是否可以在 LDC1101和 LC 振荡电路之间放置一个"带通"滤波器？ 在这种情况下、您有什么建议？

Giovanni

Giovanni、

如果输出尖峰是由外部噪声引起的、我预计该尖峰会 更广泛地出现、例如在其他器件中和/或同一器件的不同设置中。
您或许可以通过使用无引线电感器代替传感器来测试此假设、也可以调整 PCB 电容器、以便获得相同的传感器频率、然后查找输出尖峰。  

LDC 器件和 LC 传感器之间存在一些关键的相互作用、这有助于维持传感器的振荡。  
虽然我在输入路径上没有看到带通滤波器的示例、但我怀疑 BP 损耗会影响 LDC 和 LC 传感器形成的振荡器。

听起来传感器的测量间隔和频率存在一些限制。  
如果将传感器频率和 RCOUNT 增加到最大允许值、会发生什么情况？  这是否会支持您的应用并尽可能减少输出尖峰？

此外、当存在尖峰和没有尖峰时、传感器波形会是怎样的？
我们使用的一种技巧是在高阻抗示波器探头的尖端和 PCB 测试点之间放置一个引线式1k 电阻器。
这有助于降低探头的容性负载。

此致、
John

John、

lu yao 说：

如果输出尖峰是由外部噪声引起的 、我预计它会更广泛地显示、例如在其他器件中和/或同一器件的不同设置中。

你是对的!


当频率较高(~1MHz)且 RCOUNT 0x30时、没有尖峰、变化实际上得到控制。
该问题似乎与较低的频率有关。 这支持你的理论。 很遗憾、频率和查询间隔是必须的、我无法更改它们。

感谢您对探头的建议。 但是、在观察10ms 后、我看不到波形有明显的差异。


Giovanni

Giovanni、

这听起来像是一个奇怪的问题、但尖峰是在输出端的同一个时间/位置发生、还是因测量而异？

此致、
John

John、

相信我,检查错误的周期是我调查的第一件事之一。
不幸的是,我没有发现周期性或重复的模式。
我唯一注意到的是、在接近较高频率的峰值之后、我发现一个样本在一次采样的距离(100us)处朝向底部的一个、作为测量值的反弹。

让我发疯的事情是,这种奇怪的行为只发生在天线与空的足迹,正如我之前告诉你。

我认为此设置必须关注一些问题(因为我还多次更改了 LDC 和 TCXO)、但我无法理解是什么原因导致此问题！

我想感谢您的支持。


此致、
Giovanni

John、

我注意到同一个传感器的另一个巨大的问题 ,气体这些尖峰。

在-20度的温度下使用 LDC 时、我会看到一个夸张的频率漂移(约+ 100kHz)。 此问题不存在于同一电路板上的另一个传感器上、但在更高的频率下工作(关于1 MHz)。

什么可能导致该传感器的频率发生如此大的变化？

此致、

Giovanni