Linearitätsproblem ADS1232

[Stefan]

Am 19.08.2019 um 14:10 schrieb Michael S.:

Am 19.08.2019 um 14:04 schrieb Stefan:

Mich eigentlich auch, aber so langsam gehen mir die Ideen aus.

Der ADC liegt friedlich alleine auf der Platine, Abstand zu allem
anderen mehrere cm. Beschaltet nach Datenblatt. Durchgängige
Massefläche auf der Platinenunterseite und alles analoge ßber kurze
Leitungen angeschlossen. Kondensatoren direkt am IC.

Mal ohne DCDC versorgt?

Das kommt als nächstes. Geht aber erst am Mittwoch.
Ich hab mit heute mal die 5V Leitung angesehen. Da ist deutlich das
Signal des DCDC zu sehen. Geht so Richtung 50mV. Eigentlich sollte sich
das rauskompensieren, aber wer weiß...

 

[GĂźnther Dietrich]

Am 19.08.19 um 13:19 schrieb Stefan:

Ich habe mir aber mal die Signale auf der SPI Schnittstelle angesehen.
Meine Vermutung war ja, dass da zu schnell ausgelesen wird. Das ist
nicht der Fall. Die unteren 10 Bits springen wild hin und her, so wie
aufgrund der ausgelesenen Werte zu erwarten.

Aber es gibt Spikes auf den Taktsignalen, also wenn das Signal auf H
geht, gibt es einen Überschwinger ca. 0,5V über VCC und ca.
0.5V unter VSS wenn es auf L geht.
Die Länge des Spikes habe ich jetzt nicht gemessen, auf dem Oszilloskop
waren es Nadeln auf dem Taktsignal.

Wir haben die CLK Leitung mit 10k nach GND belastet, keine Änderung. Ich
hab dem Kollegen jetzt empfohlen, da einen 10pF parallel zum
Takt-Eingang des ADU zu schalten. Mal sehen, ob die Spikes dann weg
sind, als nächstes kommt dann ein RC Tiefpass.

Falls Du einen kapazitiven Tastkopf verwendest (wovon ich mit absoluter
Sicherheit ausgehe), dann sind diese Überschwinger vermutlich ein
Artefakt. Miss mit einem ohmschen Tastkopf und sie sind weg.

Recht gute Erklärungen dazu gibt es hier:

<http://www.sigcon.com/Pubs/news/5_4.htm>
<http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm>


Resistive TastkĂśpfe kann man zwar fĂźr sehr teuer Geld fertig kaufen. Man
kann sie aber auch ganz einfach in sehr guter Qualität selbst bauen.



Grüße,

GĂźnther

 

[Wolfgang Martens]

Am 19.08.2019 um 16:47 schrieb Stefan:

Mal ohne DCDC versorgt?

Das kommt als nächstes. Geht aber erst am Mittwoch. Ich hab mit
heute mal die 5V Leitung angesehen. Da ist deutlich das Signal des
DCDC zu sehen. Geht so Richtung 50mV. Eigentlich sollte sich das
rauskompensieren, aber wer weiß...

Also die 5V Referenzspannung hat schon 1% Rauschen! Da ist dann ein
24bit Wandler verschwendet.

Wenn der Versuch ohne DCDC Erfolg zeigt:

> zusätzliche Kondensatoren an der Betriebsspannung und am DMS
Wie weit sinkt das Rauschen mit den Kondensatoren, die keine Wirkung
hatten?
Was fĂźr Kondensatoren, Elkos? Zu viel ESR! Dann mal ein RC Glied mit
10R und 22ÂľF SMD Keramik probieren.
Besserung kĂśnnte auch ein 5V Linearregler nach dem auf 7V
hochgestellten Schaltregler bringen, wenn er denn schnell genug ist.

mfG W.Martens

 

[Uwe Bonnes]

Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> wrote:

Am 19.08.2019 um 16:47 schrieb Stefan:

Mal ohne DCDC versorgt?

Das kommt als nächstes. Geht aber erst am Mittwoch. Ich hab mit
heute mal die 5V Leitung angesehen. Da ist deutlich das Signal des
DCDC zu sehen. Geht so Richtung 50mV. Eigentlich sollte sich das
rauskompensieren, aber wer weiß...

Also die 5V Referenzspannung hat schon 1% Rauschen! Da ist dann ein
24bit Wandler verschwendet.

Wenn der Versuch ohne DCDC Erfolg zeigt:

zusätzliche Kondensatoren an der Betriebsspannung und am DMS
Wie weit sinkt das Rauschen mit den Kondensatoren, die keine Wirkung
hatten?
Was fĂźr Kondensatoren, Elkos? Zu viel ESR! Dann mal ein RC Glied mit
10R und 22ÂľF SMD Keramik probieren.
Besserung kĂśnnte auch ein 5V Linearregler nach dem auf 7V
hochgestellten Schaltregler bringen, wenn er denn schnell genug ist.

Wenn das Rauschen ueber vielleicht 100 kHz ist, koennen dissipative
Induktivitaeten, wie Murata BML18RK102, auch helfen
--
Uwe Bonnes bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik Schlossgartenstrasse 9 64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 1623569 ------- Fax. 06151 1623305 ---------

 

[Stefan]

Am 20.08.2019 um 11:46 schrieb Uwe Bonnes:

Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> wrote:
Am 19.08.2019 um 16:47 schrieb Stefan:

Mal ohne DCDC versorgt?

Das kommt als nächstes. Geht aber erst am Mittwoch. Ich hab mit
heute mal die 5V Leitung angesehen. Da ist deutlich das Signal des
DCDC zu sehen. Geht so Richtung 50mV. Eigentlich sollte sich das
rauskompensieren, aber wer weiß...

Also die 5V Referenzspannung hat schon 1% Rauschen! Da ist dann ein
24bit Wandler verschwendet.

Schwankungen der Referenzspannung sollten eigentlich keine Rolle spielen
weil die Spannung ebenso wie das ADU-Ergebnis am DMS proportional zur
Referenzspannung sind. Da das Eingangssignal vor der AD Umsetzung aber
gesampled wird, fĂźhrt hochfrequentes Rauschen zu einem Fehler.

Wie schon an anderer Stelle geschrieben: Ich unterstĂźtze hier nur einen
Kollegen bei der Fehlersuche. Der ist erst morgen wieder da. In der
Zwischenzeit kann ich nur mutmaßen. Aber ich denke, die Chancen stehen
gut, dass es an der Betriebs- bzw. Referenzspannung liegt.

Zuvor hatte ich allerdings die Info bekommen, dass zusätzliche
Kondensatoren an der 5V Versorgung bzw. der BrĂźckenspannung keine
Verbesserung gebracht haben.

Wenn der Versuch ohne DCDC Erfolg zeigt:

zusätzliche Kondensatoren an der Betriebsspannung und am DMS
Wie weit sinkt das Rauschen mit den Kondensatoren, die keine Wirkung
hatten?
Was fĂźr Kondensatoren, Elkos? Zu viel ESR! Dann mal ein RC Glied mit
10R und 22ÂľF SMD Keramik probieren.

war auch meine Idee. Drossel + C ist auch noch eine MĂśglichkeit.

Besserung kĂśnnte auch ein 5V Linearregler nach dem auf 7V
hochgestellten Schaltregler bringen, wenn er denn schnell genug ist.

Wenn das Rauschen ueber vielleicht 100 kHz ist, koennen dissipative
Induktivitaeten, wie Murata BML18RK102, auch helfen

 

[Wolfgang Martens]

Am 20.08.2019 um 13:22 schrieb Stefan:

Schwankungen der Referenzspannung sollten eigentlich keine Rolle
spielen weil die Spannung ebenso wie das ADU-Ergebnis am DMS
proportional zur Referenzspannung sind. Da das Eingangssignal vor
der AD Umsetzung aber gesampled wird, fĂźhrt hochfrequentes Rauschen
zu einem Fehler.

Keine Rolle spielen nur langsamen Änderungen. Die Referenz- und die
Signalermittlung erfolgen leider nicht gleichzeitig, wenn es dumm
läuft hat man mit den 50mVss vom Wandlertakt eben 1% Fehler.
Mittelung hilft, stabile Spannung ist aber viel besser.

Zuvor hatte ich allerdings die Info bekommen, dass zusätzliche
Kondensatoren an der 5V Versorgung bzw. der BrĂźckenspannung keine
Verbesserung gebracht haben.
Deshalb die Frage nach dem Typ und wie sich die 50mVss verändert haben.

Dann mal ein RC Glied mit 10R und 22ÂľF SMD Keramik probieren.
war auch meine Idee. Drossel + C ist auch noch eine MĂśglichkeit.

Fßr einen ersten Versuch ist RC besser, damit man nicht zufällig auf
eine Resonanz vom L reinfällt.

Wenn das Rauschen ueber vielleicht 100 kHz ist, koennen
dissipative Induktivitaeten, wie Murata BML18RK102, auch helfen
Bei bestimmten StĂśrungen kann sowas Wunder wirken.

mfG W.Martens

 

[Gerhard Hoffmann]

Am 21.08.19 um 01:23 schrieb Wolfgang Martens:

Am 20.08.2019 um 13:22 schrieb Stefan:

Wenn das Rauschen ueber vielleicht 100 kHz ist, koennen
dissipative Induktivitaeten, wie Murata BML18RK102, auch helfen
Bei bestimmten StĂśrungen kann sowas Wunder wirken.

Bei niedrigen Frequenzen kĂśnnen die ein erschreckend gutes Q haben.
Ich habe neulich mal einige Ferritperlen auf den vector network analyzer
gemessen. Da war auf den Frequenzen die mich interessiert haben aber
auch garnix mit dissipation. :-(

Ein einfacher Test wäre auch, ADCs oder sonstwas von einem schlechten
auf ein gutes Board zu verpflanzen und dann zu checken, ob das Problem
mitwandert. Oder ob es Wandler/ADC-Paare gibt die sich mĂśgen, oder auch
nicht.

Gruß, Gerhard

 

[Stefan]

Am 21.08.2019 um 02:37 schrieb Gerhard Hoffmann:

Am 21.08.19 um 01:23 schrieb Wolfgang Martens:
Am 20.08.2019 um 13:22 schrieb Stefan:

Wenn das Rauschen ueber vielleicht 100 kHz ist, koennen
dissipative Induktivitaeten, wie Murata BML18RK102, auch helfen
Bei bestimmten StĂśrungen kann sowas Wunder wirken.

Bei niedrigen Frequenzen kĂśnnen die ein erschreckend gutes Q haben.
Ich habe neulich mal einige Ferritperlen auf den vector network analyzer
gemessen. Da war auf den Frequenzen die mich interessiert haben aber
auch garnix mit dissipation. :-(

Ein einfacher Test wäre auch, ADCs oder sonstwas von einem schlechten
auf ein gutes Board zu verpflanzen und dann zu checken, ob das Problem
mitwandert. Oder ob es Wandler/ADC-Paare gibt die sich mĂśgen, oder auch
nicht.

Gruß, Gerhard

Wir haben, wie von diversen Postern vorgeschlagen, zunächst die 5V
Versorgung vom Step-up abgeklemmt und den Analogteil des ADC extern
versorgt. Damit war das Problem beseitigt, wobei ich jetzt keine exakten
Angaben zum Restrauschen machen kann. Unsere Anforderungen werden
jedendfalls erfĂźllt.

Im zweiten Schritt haben wir einen Tiefpass mit einer 100uH Drossel und
einem 10uF C in die Leitung vom Step-up zum ADC geschaltet. Das fĂźhrte
zu demselben Ergebnis. Dann haben wir das L gegen einen 10 Ohm
Widerstand getauscht und die Schwankungen liegen noch immer unter dem,
was für uns akzeptabel ist. Das läßt sich so auch auf den 50 Baugruppen,
die wir hier aktuell liegen haben nachbestßcken. Fßr die nächste Charge
wird das Layout dann angepasst.

Problem war der Step-Up Wandler MCP1640, der eine Taktfrequenz von ca.
500 kHz hat. Entsprechende StĂśrsignale hatten wir auf der 5V Versorgung
und der Referenz des ADS1232.

Danke an alle fĂźr die Tipps

Gruß

Stefan