Товарищи! Помогите советом (схемой)
Необходимо разработать схему измерения напряжения от 1 мкВ до 1 В с погрешностью 0,2% с термопары сопротивлением 100 Ом . Сделал макет «вольтметра»на АЦП ads1255. ИОН AD780 (2.5)В. Аналоговое питание АЦП беру от DC-DC DCR010505. Аналоговая и цифровые земли разделены. Вход АЦП как в даташите. Буфер выключен. Пока рассматриваю вариант с PGA=64 Скорость измерения 10выборок в секунду. В ПК еще раз усредняю 20 раз скользящим средним.
1.Как проверяется шум ацп?
2. Датчик не подключаю. По даташиту с таким усреднением я мог бы получить шум 100нВ. Проблема даже не в шуме. У меня все медленно плавает +- 5 мкВ/мин. Голову сломал что я не так делаю. Аналоговое питаение ацп пробовал брать от сухого источника. Все тоже.

Термоэдс где-то получили?
А в коробочку все это, чтобы температура выровнялась...
Или наоборот - погреть там и тут, поглядеть как реагирует...

Уже скорей интересует все ли я правильно делаю?
Или последовательность проверки.

Чо-то где-то дрейфует или термоЭДС (наиболее вероятно). У меня девайс на ads1252 через полчаса прогрева на 200 мкВ уходил, а если просто внутрь подуть видно было, как на 2-3 мкВ смещалось сразу же. Правда, в моём случае это было некритично.
У техасов в даташитах на некоторые ОУ, (и может и на АЦП) есть рекомендации по компоновке и расположению элементов на пп с целью минимизации разного рода дрейфов и паразитных ЭДС микровольтовых величин. Если требуется микровольтная стабильность - такие рекомендации тоже надо соблюдать неукоснительно.

А чем было вызвано, не выяснили?

Догадываюсь, но специально не выяснял, потому что, повторюсь - было не критично, и на результат (высокочастотные измерения) никак не влияло. Скорее всего - рядом с АЦП были расположены две HCPL2430, которые прилично так топятся в рабочем режиме, и они-то и создавали термоградиент.

Самое интересное, что именно было чувствительным к этому термоградиенту. Я вот свои ADS1252 паяльником подогреваю и - ничего.

Здравствуйте, messeng_er
Сори, что так. Имени вы не сообщили, ящик не указали. Ящик на электрониксе вы отключили.

Да работал. Шумы такие как написано в PDF.
Но долговременную стабильность не проверяли.
Использовалось в сейсмике. Там это не нужно.
Плата 4-слойка.
Там 16 таких каналов + передатчик.
Земли разделены топологически.

Да!это термо-эдс. Причем пока в коробочке толком непонятно.
Просто подул!!! и 1 мкв.
1. Замкнул контакты на входе. Шум менее 100нВ. Прислоняю паяльник к ацп. Практически ничего не меняется.Все те же 100 нВ.
А дальше самое интересное. Диф. вход. Длинна проводников не более 10мм. Ширина 0.24мм. Луженые оловом. Текстолит обычный из чип и дипа 1.5 - 2мм. Далее RC фильтр. 1ком +10 мкФ (керамика) . Резисторы прецизионные. Были в наличии ...(для ОУ как кто заказывал в "Эрконе" ).
Все. Дуем издалека .1 мкв. Подношу паяльник 3-5 мкВ. Прикасаюсь 18 и более!!!!.
Буду дальше продолжать читать ... если сможете посоветовать буду очень рад... пока даже мыслей нет.

2. Снял все элементы с входной цепи. Замкнул на конце (на удалении 10мм от входа) . Точно уже не скажу но точно больше 1 мкВ при касании паяльником.
Все это проверялось на КУ=64. И 10 выборках в секунду.
Сама ацп тепленькая. Рядом из того что могло греться ИОН на ad780 и DC-DC DCR010505 но не могу сказать что они уж очень теплые. ..как то так

Попробуйте включить буфер в АЦП. Возможно при нагреве растут входные токи (и появляется ЭДС на разисторе). Еще можно попробовать увеличить сопрот.до 10кОм и увидеть увеличение дрейфа.
Еще такое может быть если входные клемы паять разным припоем -сразу возникает термоЭДС

Буфер включен. Пробовал без резисторов (2пункт) все убрл с входной цепи. Оставил только дорожки 10мм и на их конце замкнул. Все тоже .
На ads1256EVM (оценочная плата) проводники на входе до 40 мм. Сам правда ее не пользовал.
Наверно Текстолит нужен не медный?! и паять не оловом?

По спецификации у нее на Ку=64 дрейф 4нВ на градус. значится если ее нагреть на 250 градусов можно получить 1мкВ дрейф)) у Вас паяльник до скольки нагрет?
А делать калибровки перед каждым измерением не пробовали?

Неужели плохо описал)))
Замыкаем "ножки ацп" прислоняем паяльник 300 градусов практически дрейфа нет! (и 4нВ я так понимаю это предельное значение)
Вывод= дрейф меньше 1 мкв


Отпаиваем перемычку и припаивает ее на концах двух дорожек (без элементов) дрейф больше 5 мкВ

Вот оно и есть. Лучше не луженые и более широкие. Снизу и рядом сплошная заливка. Плата минимальной толщины (или минимальное расстояние до нижней земли). И никаких сквозняков. Металлический корпус (экран). Лучше несколько. Толстых. Сверху теплоизолятор.

Буду пробовать. А есть ли где то описание этого всего?
Разбирал много старых советских приборов не видел там теплоизоляторов.
Если я правильно понял нермоэдс возникает в местах спая.
Почему проводники не лудить? Я перечисленные Таней требования понимал как повышение помехозащищенности.
Может паять нужно не оловом?

ТермоЭДС ?
Опорник AD780 сильно не греется, скорее всего DC-DC преобразователь.

Итак сначала начнем Плата хорошо промыта?
ТермоЭДС возникает в месте контакта разнородных металлов и если есть градиент температуры, но она (ЭДС) обычно компенсируется если все проводники нагреваются одинаково. Так что может Вам и не мучаться с ловлей блох, а термостатировать плату как Вам посоветовали.

Мои рекомендации написаны в порядке увеличения крутизны защиты. Паять почти не важно, чем. Припоем только.
Надо защищаться от градиента температуры и его и ее временного дрейфа.


Тут у Вас первая часть предложения неправильная, а вторая - правильная.
ТермоЭДС не возникает в месте спая, она возникает по длине проводника при наличии градиента. Она разная для разных металлов. Отсюда все и возникает.

Чем шире и толще проводник тем он медленнее нагреется...
Чем шире и толще проводник тем меньше вдоль него градиент...
Это имеется ввиду?

Когда смотрел прототип focus.ti.com/lit/ug/sbau090b/sbau090b.pdf
толстых и широких проводников не выявил...
А по книгам...медь-железо действительно даст 10 мкв на градус...ыыы...это приблизительно...не зная из чего ножки у микросхемы...

Второе правильно. Первое не имеет значения.
Что до "их" платы, то это "их" дело.
У них, наверняка, массивный низ. И тепловыделения нет почти.

А как это понимать? И как это сделать?

Делайте как они. Что Вам мешает?
Медный низ выравнивает температуру. И от помех работает.
Чем меньше тепловыделение, тем меньше градиент при прочих равных условиях.
Если внутри есть термометр, то можно корректировать дрейф. Пытаться...

Между двумя различными металлическими проводниками в месте их соединения возникает контактная разность потенциалов, обусловленная различием работы выхода электронов из разных металлов, неодинаковой концентрацией электронов и давлением электронного газа.
(источник: МЭИ http://ftemk.mpei.ac.ru/ctlw/DocHandler.as...talsf/10.04.htm )
Чего я не правильно сказал?

Когда Вы соединяете два проводника, Вы выравниваете что-то, не правда ли. Я даже знаю, что.

Здесь наверно все определяется характером малости. Понятно что разность температур не может возникнуть в одной точке, как и разность потенциалов.
Но определение есть и оно прозвучало

В следующий раз постарайтесь убрать цвета, фон и сжать сильнее картинку.

Постарался не откладывая на след. раз.
Tanya, Если Вас не затруднит, то удалите мой пред. пост.

Автору:
Вот тут файл TermoEDS.rar :
http://files.mail.ru/I51R7B
может Вам пригодится (если не в тему изв..)

Для лучшего понимания сделал следущее
взял у товарищей "хороший" термометр и измерил
Т ацп=33 оС
Т DC-DC 27
Т платы в точке подключения резисторов RC цепочки 24

DCDC вынес подальше от ацп...
как предложите сделать разводку печатной платы?

дорожки от ацп длинные или короткие?
резсторы перпендикулярно тепловому потоку от ацп?
...?

Жаль, он уже нормально выглядел. А ходить на всякие файлообменники за каждой страничкой текста - неправильно как-то, имхо.


Большие у Вас градиенты. DC/DC подальше уносить от АЦП, наверное, не так важно было, а вот между RC-цепочкой и АЦП почти 10грд! Её, наверное, поближе к АЦП, и равномерный нагрев обеспечить... Вот статейку с рекомендациями уже выкладывал 131959G. Интересно было бы сравнить результаты.

Любой Ваш каприз. Уже доcжатая. Это скан перевода доступного на сайте АД документа. Не помню, какого.


Странные вещи Вы пишите. В даташите написано, что рассеиваемая мощность - 38 милливатт. Откуда такой нагрев большой? Как и чем Вы измеряли?
И какой у Вас АЦП 1255 или 1256?
С температурой - главное стабильность.

АЦП ads 1255
рассеивается мощность 200 мВт это очень не мало !
т.к корпус весит всего 3 грамма
пластик насколько я понимаю с примесью железа обладает минимальной массовой теплоемкостью
лень считать но где то ток и есть

пример разводки...явно неудачный
зеленым выделен входной каскад

Странно. В моем даташите написано 38 милливатт. Теплоемкость в данном случае никакой роли не играет. Разводка (на первый взгляд) неплохая.
Только резисторы бы сдвинуть к развязке. При этом (кажется) все дорожки лежали бы на верхней стороне. Часть дорог мне непонятна, но разводка входа нормальная. Не видно еще прошивки земли на нижний слой. Еще непонятно, зачем "грязная земля" петлей окружает "чистую"

38 мВт это если буфер выключен и ку=1
Дорожки действительно старался сделать на одной стороне
Про "петлю" долго думал ничего не придумал. Думаете нужно убрать? Я на нее оплетку экрана входного кабеля подключаю...так сказать сделал ее поближе..

А зачем У Вас развязка? И еще не видно соединения входов с землей.


Вот это еще непонятно. Как это так - термопара до 1 вольта? Что означает 0.2%? От чего? Что значит 1 микровольт?
Где и какая термопара?

"И еще не видно соединения входов с землей." не смог понять

по поводу второго комментария согласен
написано не корректно
минимальные требования добиться разрешения 100 нВ
т.е. дрейфом нуля и шумом за 1 минуту менее 100нВ

может, сначала, от батарейки запитать? ну или хотя бы между землями конденсатор поставить 100..2200 пФ?

да к питанию проблем нет....
выше описана проблема
если дуть на ацп....появлется лишний потенциал...быстро и динамично...это же не питание...

если дуть, то может меняться не только температура, но и влажность. а звон от DC/DC..., да при такой расчудесной разводке..., да эффект детектирования...
При таких требованиях к шуму наличие модульных DC/DC в схеме может быть просто губительным
Моё дело предложить

А схемку (принципиальную) входного каскада можно посмотреть? А то я по вашей монтажной плате нифига не понимаю, что означают зарубки на дорожках.

для каждого входа последовательно резистор (1к)+конденсатор(5мкФ) на землю и еще конденсатор(0,1) между in+ in-

Кажется великовато... А чем входы удерживаются в допустимом коридоре?
А что бы Вам (как я делаю) не использовать 1232? 7 милливатт или около того. А питать от твари дрожащей, я права не имею. И Вам не советую.

Попробуйте (хотя бы теста ради) соединить каждый вход (не АЦП, а те клеммы, куда щуп присоединяется) с аналоговой землей через сопротивиление 500 ком. Тогда в суммарное входное сопротивление снизится до 1 мом, как у обычных тестеров. Зато этим достигается симметризация напряжений относительно земли.
А буфер отключите. Обосновать не могу, но с ним шумит заметно сильнее.
И вообще, поставили бы вы входной ОУ в режиме повторителя, а то ведь сожжете свой АЦП, а ОУ дешевый, его не жалко.

Тоже не увидел чем у Вас задается входной потенциал по абсолютной величине? (должно быть от 0 до AVDD-2 В)

можно подробней)) а то я не понимаю...

Ну здрасте!)) Напряжение на каждом входе равно сумме синфазной и дифференциальной составляющей сигнала и не должно выходить за пределы рабочего диапазона. Диф. составляющую допустим вы задали резистором (шумовое напряжение), а чем Вы задаете синфазную?
Иначе говоря, чем задается потенциал входа АЦП относительно земли?

а чем нужно?((

Например поделить опорное попалам и завести на один из входов. Не уверен что это очень хорошо, но попробуйте.

АЦП нормально работает, честно вычитая in- из in+, только в том случае, если КАЖДЫЙ из этих входов находится в рабочем диапазоне (примерно от 0 до Vcc), а при включенном буфере и того меньше. А поскольку входы АЦП высоомные, то типичным случаем является съезжание потенциала за указанные пределы. Например, вы подали на вход 2 вольта, но относительно земли АЦП они могут выглядеть, как -in=+4 и +in=+6 вольт. Разность между ними ожидаемая - 2 вольта, то один из входов вышел за рабочие пределы. В таких случаях измерение выглядит не только как обрезание, но и сопровождается повышенным шумом. В практических случаях на 6 вольт не уходит, но имеет тенденцию к тренду до тех пор, пока потенциал одного из входов не упрется либо в землю, либо в напряжение аналогового питания. После чего возникает шум, сильно превышающий номинальное значение.
АЦП довольно мало чуствителен к колебаниям аналогового питания, хотя оно должно быть хорошего качества. И в этом заслуга источника опорного напряжения, т.к. измеряемое напряжение сравнивается именно с ним, а напряжение питания на результат этого сравнения оказывает малое влияние. Но это лишь до тех пор, пока один из потенциалов не упрется в предел. Как только это случится, "упертый" вход начинает дрыгаться синхронно с напряжением питания, которое вы врядли застабилизируете до 7-го знака после запятой. Оттого и появляется сильный шум. Упирание в ноль тоже приводит к подобным эффектам, т.к. вблизи нуля схемы работают тоже очень плохо, поскольку не имеют отрицательного питания.
Резисторы, соединяющие входы с источником опорного напряжения, могут быть очень большого номинала, т.к. их следует рассматривать не как балласт, а как ДЕЛИТЕЛЬ, вырабатывающий среднее и привязывающей его к средине диапазона. При этом подразумевается, что опорное напряжение находится у нас в середине измеряемого диапазона (Vref = 0.5 Vсс). В результате чего средняя точка притягивается к середине диапазона, а потенциалы in- и in+ вынуждены принять относительно ее симметричное положение. Для нашего примера это будет -in=1.5 и +in=3.5 вольт. Тут и разница в 2 вольта сохранена, и границ диапазона не касается.

еще раз спасибо за поддержку!

я правильно понимаю что если я хочу работать на ку=64, то нужно "подпереть" один вход уровнем не более 0,078 В?


и еще мысль появилось попробовать выключить дифф. вход и посмотреть как себя поведет ацп в этом случае т.е относительно земли (у ads1255 2 псевдо дифф. канала)

Нет, можете делать подпор от 0 до 3, даже подать просто Uop если оно у вас 2,5В. Но лучше близко к границам не подходить как советует Ксения. При Ку=64 на входе собственно АЦП получится: ((IN+) - (IN-))*64 + Uop.