Покритикуйте схему, 5 каналов и 5 АЦП под мега8 Опции

[Rockstein]

Уважаемые форумчане и форумчанки...

Набросал схему измерительного прибора. Так как это немного не мой профиль, хотелось бы услышать ваше мнение.

Суть схемы оцифровать сигнал с пяти фотодиодов и передать по rs485. Причем фотодиоды направлены в 5 сторон: север-юг-запад-восток и зенит. Снимать сигнал нужно одновременно со всех пяти и постоянно. Данные посылаются на даталогер и там они хранятся,в общем это уже не мой геморрой.

Ограничился 16-битным разрешением. Если реально получу 14 бит точность, буду доволен. Хочу попробовать 1килосэмпл в секунду и выше если получится. Нужно это для отслеживания освещенности в комнате и на улице при движении солнца а так же при вспышках фотоаппарата или фар проезжающих машин.

Идея в том чтобы не заморачиваться с мультиплексором и семпл-холдом, а взять 5 отдельных ацп. Выбрал AD7684. Подходит по скорости и разрешению. Имеет SPI шину. По падающему фронту CS запускается измерение и потом вытягиваются данные. Хочу объединить CS и SCK на всех пяти, а DATAOUT отдельно с каждого брать. В результате запускать конверсэйшн буду одновременно на всех и считывать данные синхронно с каждого. Кто такое уже делал, поделитесь подводными камнями.

Выглядит это все так:
5 таких вот трактов

потом мега8 контроллер

и блок питания


Входные каскады: первый входной каскад это трансимпедансный усилитель, потом еще усилитель по напряжению и буфер ацп. Конденсатры в обратной связи нужно еще подогнать под оптимальную полосу пропускания

Питаться будет плата от 24 волт через длинные провода, поэтому комонмод chokeё и дс-дс. Отдельный для аналоговой части и отдельный для контроллера. Потом LC фильтр и лдо малошумящий регулятор для аналоговой части. АЦП и ИОН запитаны через отдельный регулятор. Массы буду разделять. От каждого дс-дс своя масса. Одна под контроллер и интерфейсы, другая под всю аналоговую часть.

Так как массы разделены и опасаясь токов между ацп и котроллером вставил ADuM изолятор.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Теперь вопросы:
Нужно ли для 16 бит разделять массы? Обоснован ли ADuM изолятор? Можно ли ацп и входные каскады от отдного регулятора запитать?
Фильтр по питанию не идеален. У кого какой опыт по стабилизации напруги от дс-дс?
Если гальваноразвязка не требуется, обоснованно ли соединить массы на входе и на выходе дс-дс?
Не провиснет ли импеданс на выходе ион под нагрузкой 5-ти входов ацп? ион хоть и с буфером, но после 10кгц импеданс возрастает круто.

Какое-то чувство странное...что я еще не учел?

[Tanya]

Спасибо, просмотрел даташит - штука классная, что касается постоянного интегрирования, и точности. Но нет возможности для каждого канала свой диапазон, и нет возможности точной подстройки усиления.

К сожалению фотодатчики свои и со своим особым светофильтром, изготовленным вручную. Тау варьирует от экземпляра к экземпляру, но спектрально они V(лямбда). Поэтому этот девайс не катит к сожалению. Поэтому и усиление хочется варьировать на 50%.

Я не очень внимательно смотрела, но кроме выбора конденсатора, можно еще менять время интегрирования.
При 20 разрядах не стоит говорить про 50% подстройку усиления. Кроме всего прочего, у Вас один экземпляр.
Поэтому Вы можете подстраивать световой поток оптикой - в простейшем случае - дырочка. Можно также менять конденсаторы "на ходу".

Собственно вопрос. Для трансимпеданса выбрал AD8605. Нравится, что можно от 5 вольт запитать. Выходной импеданс характеризуют 1Ом на 1Мгц, думаю потянет для входа сигмадельта.
Альтернативно OPA129 от TI, но ему надо +/-15В и выходной импеданс не специфицирован.

OPA2380 3 штуки, если Вы любите 5 вольт. Специальный трансимпедансный с нулевым дрейфом.
Подумайте еще раз - интегратор - это Ваше Все. Вспышка может быть несколько десятков микросекунд.

[Rockstein]

Не знаю, какие Вы там "опыты" ставили, но в документации шумовые параметры прописаны. Осталось посчитать и посмотреть на результат.


Один черт.

Ну да, конечно "два байта переслать" без отладчика уже не написать

Учиться, учиться и учиться, как говорил вождь. Я не претендую на звание специалиста, поэтому два байта переслать с первого раза не получиться . Пошел смотреть на шумы и документацию

Я не очень внимательно смотрела, но кроме выбора конденсатора, можно еще менять время интегрирования.
При 20 разрядах не стоит говорить про 50% подстройку усиления. Кроме всего прочего, у Вас один экземпляр.
Поэтому Вы можете подстраивать световой поток оптикой - в простейшем случае - дырочка. Можно также менять конденсаторы "на ходу".


OPA2380 3 штуки, если Вы любите 5 вольт. Специальный трансимпедансный с нулевым дрейфом.
Подумайте еще раз - интегратор - это Ваше Все. Вспышка может быть несколько десятков микросекунд.

Уж очень экзотический девайс, у нас кроме как в дигикей его нигде нет. Я как раз этого и опасаюсь, что это мое ВСЕ. Если не заработает, ничего не поделаешь, все по новой. Или если по криворукости спалю его-это тоже все. Есть у меня какая-то опаска такого интегрального решения. Склоняюсь больше к ацп и 5 входных каскадов.

Оптикой орудовать нет смысла. Дорого, сложно и не нужно. Электронно проще.

opa380 очень хорош и доступен. Грабли в том что 0.5В биас на неинв. вход цеплять надо, чтобы нижний рейл убрать, если не брать +/-2.5В питание. Если брать только один входной каскад, то диод надо включать анодом на массу. Включение катода на массу выгоднее, что касается наводок. Так как субстрат фотодиода находится на катоде. Поэтому нужен компромисс.

а) Либо биполярное питание и фотодиод субстратом на массе, при этом выход первого каскада (low Ib ОУ) негативный, второй каскад инвертирует и подстраивает усиление.
б) Либо субстрат фотодиода не на массе и только один каскад например на опа380.

Проблема в том что фотодиоды открыты и если к ним поднести проводник (лист метала например) меняющий свой потенциал то получим конденсатор через который зайдет помеха. Если субстрат (катод) на массе, площадь обкладки на аноде в разы меньше, чем если субстрат на входе ОУ.

Как быть?

[Tanya]

Уж очень экзотический девайс, у нас кроме как в дигикей его нигде нет. Я как раз этого и опасаюсь, что это мое ВСЕ. Если не заработает, ничего не поделаешь, все по новой. Или если по криворукости спалю его-это тоже все.

Они Вам пришлют образцы (для криворуких - несколько, - они знают...) очень быстро.

Оптикой орудовать нет смысла. Дорого, сложно и не нужно. Электронно проще.
Проблема в том что фотодиоды открыты и если к ним поднести проводник (лист метала например) меняющий свой потенциал то получим конденсатор через который зайдет помеха. Если субстрат (катод) на массе, площадь обкладки на аноде в разы меньше, чем если субстрат на входе ОУ.

Как быть?

Отсюда не видно, что и как у Вас должно быть. У Вас приемники на проводах и разнесены, если Вы так боитесь наводок? В корпусе ведь нечего бояться... Можно подавать смещение, а можно и не подавать...
Надеть на фотодиод трубочку или крышечку с дырочкой дорого?

[Herz]

К сожалению фотодатчики свои и со своим особым светофильтром, изготовленным вручную. Тау варьирует от экземпляра к экземпляру, но спектрально они V(лямбда). Поэтому этот девайс не катит к сожалению. Поэтому и усиление хочется варьировать на 50%.

Боюсь, не понял этой фразы... Жаль, если не подходит. Мне казалось, Вы именно в измерении Ambient Light заинтересованы. Если имеется в виду (и не устраивает) V-образность SPECTRAL RESPONSIVITY, то, во-первых, можно её учитывать (есть разные способы, в т.ч. калибровка), а во-вторых, раз фильтры самодельные (заказные), их можно было бы... вот, уже по-русски слово забыл... адаптировать.

Собственно вопрос. Для трансимпеданса выбрал AD8605. Нравится, что можно от 5 вольт запитать.

Это скорее недостаток, чем достоинство, по-моему. Тем паче, питания запас у Вас есть. Более того, Вы собираетесь испортить его качество, понижая до 5В импульсным регулятором.

Оптикой орудовать нет смысла. Дорого, сложно и не нужно. Электронно проще.

И всё-таки, диафрагмы, пусть электромеханические, думается, Вашему прибору не повредили бы . Денег ведь Вы всё равно не считаете...

Если брать только один входной каскад, то диод надо включать анодом на массу. Включение катода на массу выгоднее, что касается наводок. Так как субстрат фотодиода находится на катоде. Поэтому нужен компромисс.

ИМХО, это уже ловля блох. Насколько актуально для Вас - не знаю, но впервые встречаюсь с этим аргументом. В любом случае, это вряд ли тот этап, на котором Вы сумеете почувствовать эту разницу.

Они Вам пришлют образцы (для криворуких - несколько, - они знают...) очень быстро.

Сейчас уже да, подтверждаю. Мне пришлось подождать около месяца или чуть более.

[Rockstein]

Боюсь, не понял этой фразы... Жаль, если не подходит. Мне казалось, Вы именно в измерении Ambient Light заинтересованы.

Да, но в предложенном вами девайсе уже встроенный фотодиод? Или я что-то перепутал?

Это скорее недостаток, чем достоинство, по-моему. Тем паче, питания запас у Вас есть. Более того, Вы собираетесь испортить его качество, понижая до 5В импульсным регулятором.

Вы думаете, что 24В, которыми будет питаться все устройство чище будут? Если сделать, как вы говорите, тоесть сделать массой потенциал 12В, чтобы получить +/-12 (10В) относительно массы, то возникает проблемма с заземлением. Так как 24В приходят от земли, тоесть 0В это PE, я не буду иметь возможность заземлить мою аналоговую массу. А случится это может так как корпус фотодетектора соединен с экраном коаксиального кабеля, который в свою очередь соединяется с аналоговой массой. Опасаюсь, что при эксплуатации случайно заземлят детектор и получится кз, 12В сдвиг закоротится. Поэтому выкручиваться приходится так. Может взять DCP012415D

И всё-таки, диафрагмы, пусть электромеханические, думается, Вашему прибору не повредили бы . Денег ведь Вы всё равно не считаете..

У вас превратное представление обо мне или же может даже о немцах. ;-) Поэтому в целях экономии средств буду ставить обыкновенные жалюзи, там и электромотор уже имеется :-D

ИМХО, это уже ловля блох.

Конечно, в данном устройстве может быть вы правы, анод на массу или катод фиолетово, но проблема такая существует для больших фотодиодов, которыми малые сигналы меряют.

Подскажите, где почитать про хорошие фильтры по питанию и про то как применять дроссели токоскомпенсированные или как их там по русски. Может есть готовая схемка?

[Herz]

Да, но в предложенном вами девайсе уже встроенный фотодиод? Или я что-то перепутал?

Вот именно. Хаммамацу, конечно, дороже...

Подскажите, где почитать про хорошие фильтры по питанию и про то как применять дроссели токоскомпенсированные или как их там по русски. Может есть готовая схемка?

Готовой схемки нет. И искать не советую. А читать - известно где, в книжках... Погуглите.
Это, возможно, пригодится: [attachment=44571:1.rar]

[Rockstein]

Вот именно. Хаммамацу, конечно, дороже...

Хамамацу своих денег стоит в плане стабильности и спектральных характеристик. Проверено.

Спасибо за ссылку. Изучу. С переводом книги от AnalogDevice я знаком, она у меня в пдф лежит, подсматриваю иногда. Знаю в теории все, а вот практики нет.

Теперь о грустном. Оставляю схему, как в первом посту, почти без изменений. Тоесть все-таки 5 АЦП AD7683 Фотоусилитель оставлю двухкаскадным на сдвоенном AD8606.

Второй каскад в фотоусилителе выкинуть никак не могу, по причине того, что катод должет быть на массе так же должна быть возможность подгонки усиления. (это не обсуждается) По этому беру сдвоенный. Второй каскад включаю по инвертирующей схеме с усилением 0.5...1.5. При этом надеюсь получить вых. импеданс меньше ома на 100кГц , что думаю потянет вход ацп. Там на входе 600Ом последовательно с 30пФ (тау 18нс).

К сожалению ОУ униполярный и чтобы при малых сигналах не заехать в нижний рэйл, нужно дать стабильное смещение 0.1-0.5В на неинвертир. вход обеих каскадов. Как это лучше сделать? Ещё один каскад не охота.

Раз с DC-DC столько проблем, можно и линейными стабилизаторами обойтись. На фотоусилитель получается 5*3mA=15mA, на ацп 5*1mA=5mA и на МК 20mA. Суммарно округлим до 50мА. Получаем рассеиваемую мощность на стабилизаторах (24В-5В)*50мА. Около ватта.

Массы разделять не буду, по питанию поэксперементирую с разными фильтрами. Что можете сказать о BNX002 от мураты?

[Herz]

(это не обсуждается)

Вы, часом, не для армии устройство изобретаете? Только там ТТХ можно улучшать волевым решением. Если так, то обсуждать тут более и нечего...

К сожалению ОУ униполярный и чтобы при малых сигналах не заехать в нижний рэйл, нужно дать стабильное смещение 0.1-0.5В на неинвертир. вход обеих каскадов. Как это лучше сделать? Ещё один каскад не охота.

Зачем стабильное? Если вход АЦП дифференциальный, стабильность смещения не имеет значения. Поставьте диод, зашунтируйте конденсатором.