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[参考译文] FDC1004:FDC1004

Guru**** 2328790 points
Other Parts Discussed in Thread: FDC1004
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/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1261293/fdc1004-fdc1004

主题中讨论的其他器件:FDC1004

我们正在将 FDC1004用于液位感应、它面临着一些挑战。 我们已经按照

https://www.ti.com/lit/pdf/snoscy5

应用手册: SNOA925

同样、我们已将异相技术用于液位感应、其中 CH1、CH2、CH3处于同相位、屏蔽层1使用屏蔽层2进行异相激励。 我们的 PCBA 堆叠如下:覆盖层绝缘体/屏蔽层/电介质/传感器板(参考 空气、液位、液体)/覆层绝缘体/粘合剂。

我们在   所有通道上观察到0.966至2.718pf 的偏移误差、 温升为30摄氏度(20至50°C)。 绝对偏移误差与电极面积成正比。
请注意、这种影响会在局部加热 FDC1004而不是电极时发生。

根据数据表  FDC1004用于电容式传感解决方案的四通道电容数字转换器数据表(修订版 B)、 我们预计会观察到大约0.1%的电容读数漂移。

在之前的液位感应设计尝试中、我们在屏蔽层顶部使用了一个接地的 EMC 薄膜、但由于我们要加载的屏蔽驱动器高于规格、因此将其删除。 通过该设计、我们观察到 所有通道上的增益误差为10-20%、 温升为30摄氏度。 我们怀疑这可能是由于屏蔽驱动器上的额外负载、因此我们将其移除了。

TI 是否可以解释为何我们可以在通道上观察到与温度相关的失调误差?

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    Rahul、

    您是否正在对 FDC1004 PC 板进行加热?
    如果可以、某些 PCB 组件是否可能会出现与热相关的漂移?

    您提到了电容读数预期漂移为0.1%。
    通过什么计算得出该要求?

    此致、
    约翰

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    您好,John,

    谢谢您的留言。 除 FDC1004之外、PCB 上唯一的组件是几个电阻器、电容器和稳压器(5-3.3V)、它们都没有任何与热相关的漂移(如其规格表中所述)。

    0.1%的漂移是根据 FDC1004规格表本身计算得出的。

    此致、

    Rahul Shewani.

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    谢谢 Rahul。

    您能否分享计算的详细信息?

    此致、
    约翰

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    您好、John:

    所以,我重新做了计算,发现在他们的一个错误. 根据 SNOSCY5B、在20C 以上观察到的失调电压为0.01pf。 我的环境电极(通道1)、液位电极(通道2)和液体电极(通道3)的读数 ,当罐空是0.3332、 0.9796、-0.0545pf ,当满时是 1.6501, 3.7337, 1.0640pf 。 因此每个电极的范围 约为 1.3、2.8和1.1pf。 现在,如果我们按照数据表进行操作,我们应该在通道上观察到每20C 变化0.01pf,这将在通道1、通道2和通道3上转化为0.9%、0.357%和0.76%的变化。

    这不是观察到的情况、相反、我们 在温度上升25至30C 时(通道1、通道2和通道3)获得了约1.3、2.8和1.1pf 的偏移、这远高于数据表中提到的偏移。

    我们怀疑屏蔽驱动器会受到温度升高的影响、数据表中没有提到这一点。 我们是否可以采取任何措施来降低温度影响?

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    Rahul、

    感谢您提供附加信息。

    您能否分享您的计算详细信息?

    另外、您是如何 在系统中诱导温度漂移的?
     温度漂移是否仅适用于 FDC1004、 FDC1004 + PCB 或 FDC1004 + PCB +传感器和 Tank?

    此致、
    约翰

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    John:

    以上信息是我们执行的计算。 通过这些计算可推导出漂移要求。 数据表中给出了0.01pf/20C 变化、我们只需将此变化(0.01pf)除以 我们的通道测量范围(1.3、2.8、1.1)。

    温度的产生方式是使用热风枪对 FDC 芯片进行加热、仅在对 FDC 芯片进行加热时才适用温度偏移、在对电极施加热量时保持不变。 另一个观察结果是、当我们将 FDC 加热到40C 时、我们看到通道的电容变化极小、但当我们在43 - 46C 的温度范围内加热时、这些通道测量的电容变得非常不稳定、然后在50C 时有点稳定、并提供恒定偏移。   

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    Rahul、

    感谢您提供信息。
    我将回顾数据表中的 TC 规格、并明天由 COB 更新该主题。

    此致、
    约翰

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    您好、John:

    我是 Rahul 的同事。 拉胡尔现在休假了,所以我拿起了测试。 我们似乎出现了 https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/562860/fdc1004-temperature-related-offset-change/2148495中报告的类似行为

    在测试中、我们 使用热风枪从~25°C 缓慢加热电子器件~、然后让其自然冷却到~28°C。在 FDC1004的主体上连接了一个热电偶。 以下是观察到的温度与测量行为:

    读数呈非线性增加、这与加热周期和冷却周期一致(请注意、这种行为几乎没有迟滞)。

    断开 所使用的三个通道中的两个通道后、行为变为:

    这似乎是为了确认共享驱动屏蔽的共模影响。 我们看到的唯一前进方法是将屏蔽层从电极上去耦/分离、但不确定这是否是一种可行的可靠解决方案。 我们在布局方面与应用手册确实有一些差异、但不认为这些影响。

    这种行为是否是 TI 的一个已知"问题"、因为似乎有 许多较旧的文章提到了温度相关的失调电压问题? 其他 TI 客户是否在生产中以类似的应用使用了该器件?  

    我们似乎还遇到了 https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/937271/fdc1004-fdc1004-has-large-errors-in-output/3464053中报告的量化问题 、尽管这只是在一个测试中出现的(到目前为止尚未重复)。

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    James:

    感谢您的更新和指出以前有关此主题的 E2E 文章。

    您能否进一步说明 "这似乎是为了确认共享驱动屏蔽的共模影响"的含义。

    另外、您能否提供传感器与屏蔽布置的示意图?

    此致、
    约翰

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    您能否进一步说明 "这似乎是为了确认共享驱动屏蔽的共模影响"的含义。

    这是对 相关问题的引用。 Curtis 按钮表示、"当传感器电极电容耦合到公共节点时会出现...

    我们似乎看到了类似的效果。 我们将传感器布局在 FPC 上、因此电极与主动驱动屏蔽层之间具有很小的分离距离(65um)。 因此、电极与屏蔽平面良好耦合、因此彼此之间的耦合相对较强。 从 FDC1004断开三个电极中的两个就消除了奇怪的非线性行为、这似乎表明影响归结为驱动屏蔽和非活动输入之间的共模耦合。

    请注意、在代码审查时、我发现我们的代码与测量完成标志不符。 这可能是 我们看到的量化问题的原因。 非线性温度影响不受影响且未解决、

    是否有可能  私下通过电子邮件向您发送设计文件?

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    James:

    感谢您提供附加信息。

    我不确定测量完成标志。 这可能导致数据在捕获和报告时不稳定的问题。
    如果在代码正常运行后量化问题仍然存在、请告知我们、我们可以进一步研究。

    让我们结合温度范围内的行为来考虑测量步骤和传感器。
    将按顺序收集三个传感器的数据。
    屏蔽层2应与传感器形成180度相位差、目标是被测液体为电气中性且电势为零。
    后续要求是液位传感器和 SHLD2的面积和形状相同、相对于容器结构和要测量的液体对称放置。  

    传感器和 SHLD1波形之间的振幅和延时时间也至关重要。

    当有源屏蔽的波形具有与液位传感器相同的振幅和时序、因此它们之间没有电势差时、其工作效率最高。 如果存在幅度和时序差异、则传感器和 SHLD1之间的耦合会导致传感器读数中出现电容偏移。  

    我会向您发送一个私人 E2E 好友申请。 请接受、然后我们可以通过 E2E 消息应用进行私下交流和交换文件。

    平均时间内、您能否在室温和50C 下使用示波器和高阻抗探头观察传感器和屏蔽波形?
    即使高阻抗探头在电容较低时也会影响测量、因此在探头尖端和电路板上的测试点之间放置一个1k 引线式电阻有时会有所帮助。  

    此致、
    约翰