[参考译文] LDC1101：与 LDC1000的比较、提高 SNR

尊敬的 Maximilian：

感谢您再次进行额外的测量。 让我来深入了解一下您分享的原始主题和新测量结果、我将在本周结束之前为您提供一些反馈。  

此致、

Kristin、您好！

我进行了两次测量。 我在不使用电容器的情况下测量了线圈的等效串联电阻和电感、并在组装电容器的情况下测量了谐振阻抗。 我在最小和最大目标交互时附加了阻抗测量的"屏幕截图"。

电感和串联电阻

LS @ 2、4MHz = 39uH

RS @ 2、4MHz = 27 Ω

LS @ 1、9MHz = 60uH

RS @ 1、9MHz = 22 Ω

2、4MHz 是 LC 电路(带电容器)谐振的大致频率、具有最大的目标交互、而具有最小目标交互的1.9MHz。 我后来发现它更像是2.5和2 MHz

谐振频率下的阻抗

RpD0 @ 2.5 MHz = 14k 欧姆

RPD∞@ 2MHz = 25k 欧姆

感谢您的支持！

尊敬的 Maximilian：

感谢您的说明和额外的 Rp 数据。 我只是想验证我们是以相同的方式解释您的测量值。

您还能澄清您使用的 LDC1000 RP_MIN 和 RP_MAX 设置吗？ 它们与您描述的 LDC1101 RP_MIN/RP_MAX 设置有很大不同、并且 RP_MIN 实际上高于 RP_MAX。

至于噪声性能、通常较高的电容值会带来更好的噪声性能、因此我很惊讶地看到、电容更低时噪声更好。 测量之间是否有任何其他变化？ 您是否按照 LDC1101数据表第9.1.5和9.1.6节中的步骤设置了原始时间常数？

此致、

Kristin、您好！

我对这种混乱感到非常抱歉。 复制笔记时预制了一个拼写错误。 LDC1000的 RP_max 设置为38k 而不是3.8k！

LDC1000使用以下值进行配置：

RP_max = 38k 欧姆

RP_MIN = 9k 欧姆

响应时间= 384个周期(忘记在我的初始帖子中提及它、两个 IC 的响应时间都设置为384)

我觉得使用 LDC1000获得大有效范围比使用 LDC1101容易得多、因为 LDC1000选择的 Rp 范围要大得多、可以进行更严格的调整。

在电容较低的情况下、噪声性能在哪里得到了改善？ 我始终使用相同的100pF 电容器、它非常小。

是的、我使用数据表公式计算了时间常数。 TC1的值计算如下：

R1 * c1 = sqrt (2)/(PI * V_amp * f_sensor-min)

值 f_sensor-min = 1.9MHz (最大目标距离时的频率)且 vamp = 0.6V (由数据表给出)

->sqrt (2)/(PI* 0.6 * 2*10^6)= 3、94 *10^-7

然后、我选择了一对具有最大可能电容设置的 R 和 C 值、如数据表所示：

65K 欧姆* 6pF = 3.9 * 10^-7

TC2的步骤相同：

R2 * C2 = 2 * Rp_min * C_SENSOR

值 Rp_min = 6k 欧姆且 C_SENSOR = 100pF

--> 2*6000*100*10^-12 = 1.2*10 ^-6

我再次选择了一对具有最大可能电容设置的 R 和 C alues、如数据表所示：

50K 欧姆* 24pF = 1.2 * 10^-6

f_sensor_min = 1.9不是100%精确。 它更像是2MHz。 我发现的另一个奇怪现象是、较小的时间常数 C 会使 SNR 更好、这与数据表中的状态相反。

此致、

最大

尊敬的 Max：

感谢您对 Rp 设置的澄清。 这更有意义。 您的 Rp 设置和时间常数计算对我来说看起来很好。

正如您提到的、100pF 电容器非常小。 这是我们在 LDC1101数据表的第9.1.4节中建议用于 Csensor 的最小值。 您能否尝试使用更大的电容器并重新测试数据？ 组装的电容器的容差可能会使其略低于建议的范围、这可能会导致噪声问题。 增大 Csensor 会改变传感器频率和传感器 Rp、因此您需要重做 Rp 设置和时间常数设置。

我还建议使用示波器探测波形、以确保波形看起来正常。  

此致、

您好 Kristin、

很抱歉回复此问题。

我已经使用示波器和差分探针捕获了100pF 传感器的振荡波形。 我附上了以下图片。 这对您来说是否合适？ 毫不奇怪、连接差分探头后、LDC 转换结果会额外产生大量噪声。

然后、测量完成后、我将100pF 电容器切换为330pF 电容器。 我再次在阻抗分析仪上进行了谐振阻抗测量、得出了以下值：

Z@1.27 MHz = 6k Ω(RPD0)

Z@1.18MHz = 7k Ω(RPD∞)

--> RpMin = 3k，RpMax = 12k

我使用 Excel 电子表格工具确定了时间常量值：

C1 = 6pF、R1 = 123.29k、C2 = 24pF、R2 = 81.57k 欧姆。

结果是有效范围为22000 Rp 值、标准偏差为20-37、这肯定比以前好！ 但采样率较低。 如果我想实现与之前相同的采样率(如果我记得正确的话、采样率大约为16ksps)、我必须将响应时间设置为192个周期、这会将标准差提高到超过45个值。 否则、我可以使用电感较低的线圈来获得较高的谐振频率、从而获得更高的采样率、对吧？

使用我在第一篇文章中提到的"随机"TC 值、IC 具有更好的噪声性能、这仍然是非常奇怪的。 使用这些值、我可以得到低至15个值的标准偏差。 这是什么原因？

为了将新结果与 LDC1000进行比较、我将 LDC1000设置为以下值：

RP_Max = 9.235k、Rp_min = 3.078k

响应时间= 384个周期

具有大量随机噪声的值。 这是通过将振幅设置设置设置为2V 来解决的。

结果是有效范围为14000个值、标准偏差为55。

在这种情况下、LDC1101的性能似乎确实优于 LDC1000。 LDC1000可能更适合低电容？

我将尝试检查初始设置中使用的电容器、使用自绕线圈进行另一次测量、并查看是否可以从 LDC1101中获得更好的结果。 到目前为止、我们仍在使用 LDC1000。

此致、

最大

Kristin、您好！

我执行了另外几次比较测量、以确认 LDC1101在具有更高传感器容量的情况下表现更佳。

首先、我将一个自绕铜线圈与一个1000pF 电容器一起使用。 在这种情况下、LDC1101的信噪比比比 LDC1000要好得多。 然后、我将1000pF 电容器更改为220pF 电容器。 在这种情况下、LDC1000在 SNR 方面比 LDC1101性能稍高。 该结果与之前的陈述一致、但 LDC1000和220pF 电容器仍可实现最佳 SNR 结果。 我想我们现在将坚持使用 LDC1000、因为 LDC1101似乎不能提供巨大的 SNR 改进、至少对于我们目前使用的传感器线圈而言是如此。

我测试过的所有传感器线圈都发生了怪异的时间常数现象。 就噪声而言、始终为我提供最佳结果的时间常数为 C1 = 3pF、R1 = 21k 欧姆、C2 = 6pF、R2 = 43k。 更改时间常数不会更改 Rp 值或 Rp 范围、它只会影响信号顶部的噪声、我将使用 LDC1101 GUI 对该噪声进行监控。 如果我正确地回忆一下、当传感器最接近目标时、会出现最强的噪声。

再次感谢您的支持！

此致、

最大