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ADS1258: 单通道采集数据不稳定,跳动大

Part Number:ADS1258

利用ADS1258在AUTOSCAN模式下,采集一个通道(AIN13)的电压值,低9位数值一直在跳动。帮忙分析原因?

如下图,其中AIN13接REF_DA_2.5V的输出,AINCOM接AGND。ADC的AGND与DGND用0欧姆电阻相连。ADC电源±2.5V分别用ADP7118AUJZ-2.5-R7和ADP7182AUJZ-R7两款低噪声LDO提供。ADC寄存器设置如图1.

图1,ADC寄存器设置

图2,ADC原理图

图3,被测量值

Amy Luo:

您好,

您配置寄存器06h,测量下offset值是多少?以排除信号源稳定性的问题,如果跳动的位数还是比较多,那么就与基准电压、供电电压的噪声纹波有关、也与PCB layout相关。

使能Chopping功能可以减小offset电压。

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user5897788:

你好,

感谢回复,我测量了一下offset值,高18位为1,低6位一直跳动,测量offset的时候chop需要置1?正常我们在测量offset值的时候,几位跳动才算正常的?offset的值跟电压的换算公式是什么?如果我们要达到规格书里面的精度指标,那我们的供电电压的纹波要控制到多少?我之前有测量AVDD和AVSS的纹波,大概在1.8mV左右。

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Amy Luo:

您测的不对,失调电压 offset值是uV级别的,如下截图所示,您测试结果将近满幅,肯定不对,应该是哪里设置错了。

offset值是输入失调电压,它是测量的短接差分输入至供电电压的中间值,因此差分输入是0V,理想情况下测得值是0V:

您寄存器设置是否读出来以验证写入期望值?另外BYPAS位应置1:

chop置1可以减小失调电压对输出的影响;

我忽然意识到跳动的位数与AC性能有关,而失调电压是DC性能。您应该看噪声性能,如下截图,最多跳动5位正常:

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Amy Luo:

看下面截图1LSB=1.06* VREF/(2^23 – 1) ,offset值典型值是20uV,那么读出的code应该是20uV/1LSB

user5897788 说:如果我们要达到规格书里面的精度指标,

这里是说那里的精度指标?

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user5897788:

Amy,

感谢回复!

下图是我设置完寄存器后回读出来的设置值,跟我设置值是一样的。帮忙确认一下是否是改设置的问题?

每次读取我有确认状态位,也是符合期望的。下图是一次测量offset值的状态位(statusBytes[0])。

下图是我读取的offset值,这个值可能是负数吗?

我前面提到的精度,应该就是这边的噪声性能。这边的提到如果DATAE[1:0]=00的话,那该ADC能够保证满幅度输入的情况下高19位是稳定不闪烁的?

“看下面截图1LSB=1.06* VREF/(2^23 – 1) ,offset值典型值是20uV,那么读出的code应该是20uV/1LSB” 这句话我没太看明白。

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Amy Luo:

寄存器配置没问题;

STATUS寄存器值也正常;

user5897788 说:下图是我读取的offset值,这个值可能是负数吗?

是的,是负数,很抱歉,上传没有具体看datasheet,其输出数据格式是二进制补码;这样输出数值十进制数是-26;

1LSB=1.06* VREF/(2^23 – 1) ,这样VREF=5V的话,1LSB=6.318×10^(-7)V=0.6318uV

那么您测得的数值是-26,乘以1LSB为16.427uV,即您测得offset电压,它小于datasheet 典型值20uV,是正常的;

user5897788 说:“看下面截图1LSB=1.06* VREF/(2^23 – 1) ,offset值典型值是20uV,那么读出的code应该是20uV/1LSB” 这句话我没太看明白。

我这里是计算输出的code值,也就是对应您输出的-26这个值

1LSB=0.6318uV,如果按照datasheet典型值20uV计算,输出的offset code为20uV/1LSB,即十进制数为 32,也就是说您测得的offset十进制数与32差不多就是正常的,而刚才计算您测得的十进制数是26,因此测得offset值是正常,说明读取AD转换值这个过程没问题,也说明AD芯片的DC性能符合预期。

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Amy Luo:

测量ADC噪声包括ADC本身的噪声(热噪声和量化噪声)、输入信号噪声、参考电压噪声、供电电压引入的噪声、时钟抖动引入的噪声和PCB layout引入的噪声。您测量offset值时,输出跳动的位数是几位?这样排除了测量输入信号中的噪声。如果测量噪声比较大需从上面几个方面查找原因。

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user5897788:

Amy,感谢回复!我在测量offset的时候,CHOP=0最多低6位跳动,CHOP=1最多是4位跳动。我现在用吉时利2450源表给一个直流电压50mV直接给到ADC的单端输入端,电压源正极接AIN13,ADC测量出来的数据有10位的跳动。我的参考电压用的2.5V,这样测量出来大概323.48uV的跳动,我在输入端同时并接了一个是德34461A数字万用表测量,万用表的测量只有1uV的跳动。我利用ADS1258这颗ADC主要是测量一些小信号,所以我在真正应用的时候我应该从哪些方面入手,才能使得ADS1258读取的数值更稳定呢?是否还是从上面您提到的那些噪声来入手?TI的官网里没有提供评估板的PCB档,针对该ADC的PCB Layout,是否能给一些参考意见?期望您的回复。

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Amy Luo:

不建议使用万用表测量纹波,因为万用表测量的是有效值,建议使用示波器测量信号纹波。

是的,从上面那些噪声来源入手。比如参考电压使用高精度的LDO产生,供电电压也建议使用LDO产生而非开关电源,并都做好去耦滤波,PCB layout建议参考下面FAQ:

[FAQ] PCB Layout Guidelines and Grounding Recommendations for High-Resolution ADCs

EVM PCB layout 您可以参考:

ADS1258EVM Gerber Files.zip

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user5897788:

好的,感谢回复!

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Amy Luo:

别客气~

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