Прошу помощи! Не могу победить 16-разрядный АЦП AD7683. Плавно меняю входное (измеряемое) напряжение, и код в некоторых местах как бы "застряёт", а затем перескакивает сразу на несколько разрядов. Эта ситуация повторяется регулярно через 128 бит кода. Программа считывания - проще не придумаешь: шесть холостых циклов (sample) и два цикла по восемь сдвигов. Шумов практически нет (+-1 бит) - сигнал от батарейки.
Такое впечатление, что сбоит что-то внутри ИМС. Или все же не внутри ...?

Однозначно у Вас ошибка синхронизации по границе байта. Смотрите на предмет иголок - интерфейс АЦП быстродействующий и при манипуляциях с байт-ориентированным интерфейсом запросто можно "продернуть" выход на 1 бит. В остальном - прибор кондовый и никаких глюков не имеет.

Не согласен. Сейчас борюсь с ним же, и веду переписку с Analog Devices. Глитчей нет, сигналы - постоянные, от аппаратного SPI отказался при первых проблемах, а вот сигнал на половине шкалы принимает два значения 32768 и 32524. Если сдвинуть от середины шкалы, то количество разных, но повторяющихся кодов - растет, 0 и fullscale воспринимает корректно.

Аппаратным SPI я тоже не пользуюсь. Что касается границы байт, то тогда был бы перескок на 256 единиц. Я пробовал манипулировать количеством сдвигов в обоих байтах, и результат был адекватным - данные на выходе менялись, все становилось еще неправильней.
А здесь ситуация какая-то глупая. Я с этим АЦП знаком не первый год. Он стоит в нескольких серийных приборах, но там сигнал более шумящий, да и такой точности не требуется. А тут образцовый измеритель. Нужно использовать максимум бит, а код скачет...

Ишите все-таки у себя ошибки. Кроме маловероятного случая, что Вам продали бракованную партию. У нас он стоит в серийных приборах и работает точно в соответствии со спецификацией. Были бы такие скачки - меня давно бы уже закидали претензиями. Инверсия старшего бита в байте, кстати, как раз изменяет значение на 128.
Как маловероятный вариант - косяк с опорой. АЦП построен на конденсаторах и весьма чувствителен к ненулевому импедансу опоры и помехам в ней.

А сигнал меняете на одной ноге? Если да, то это плохо, получается что common mode меняется. Надо менять строго дифференциально. Т.е. на сколько подняли на ноге "+" на столько и опустить на ноге "-". Посмотрите тут. Ступеньки ушли когда начал драйвить входы строго в противофазе.

PS хотя посмотрел в даташит вашей м/с - там про common mode ничего не сказано....

Посмотрите на Fig.1 на первой странице - там четко нарисовано, куда должен IN- подключаться. Никаких true-дифференциальных включений для этого АЦП не предусмотрено.

Именно у себя и ищу. Проблема может быть и не с микросхемой АЦП - она же не одна там стоит. Как найду - скажу, что было.


Кстати, с ADS8325 от TI Именно так и было - купили сначала их, потом в качестве альтернативы ADI. Вне зависимости от опоры, входных сигналов, чего угодно, старший бит младшего байта всегда был установлен в 1.

Если в "цифре" уверены, проверяйте импедансы по входу и опоре. Например, присоедините прямо у микросхемы конденсаторы x7r 2.2 мкф к опоре и входу и посмотрите, поменяется ли поведение схемы. Кстати, что у Вас по этим входам стоит ?

Пока ни в чем не уверен. Именно сейчас монтажники пересобирают схему, отключая входы АЦП от опоры и входного сигнала.

А так по входу стоит AD8553 , опора берется с опорного резистора, в качестве буфера опоры использую LTC2050HV.

Опора скорее всего не правильная. Посмотрите Fig. 22 даташит. Керамический конденсатор с большой емкостью обязательно должен присутствовать в непосредственной близи от АЦП. А обычный ОУ не потянет работу на такой конденсатор. Если конденсатора нет, или ОУ "дергает" выходом при скачкообразном изменении тока, что имеет место во время преобразования, Вы и получаете перескакивающий разряд.

Поставил керамику 4,7 на REF в непосредственной близи к мелкосхеме АЦП. Каплями припоя закоротил +IN на REF, -IN на GND. код колеблется от 65525 до 65521, что уже лучше. В качестве источника опоры использовал ADR391 (а она тоже не очень-то хорошо работает на большую емкостную нагрузку)

В общем, понятненько всё с этой микросхемой. Точнее, почти всё - зачем ей режим пониженного энергопотребления - ведь для нормальной работы надо вокруг неё городить схему, жрущую, как небольшой свечной заводик. Какое-то время я её ещё попробую её помучать, но что-то мне подсказывает, что небольшого устройства с низким энергопотреблением не получится

Может Вам opa350 поможет ?

Кстати, опоры бывают со входом выключения.

Оно понятно. Та опора, что у меня сейчас имеет вполне низкое энергопотребление, но её нельзя использовать в ратиометрических измерениях.
Видимо, надо перерабатывать всю плату.
Кроме того ADR391 всё-таки легко должна держать 4,7uF (в даташите до 10uF). Но замкнув вход на опору я получаю код в диапазоне 0xFFF1 - 0xFFF7 (с различными конденсаторами от 0,1 до 4,7uF диапазон кодов одинаковый), вместо кошерных 0xFFFF. Если это не беда самой микросхемы (а это скорее всего именно так, с сигма-дельтой от тех же ADI таких проблем нет), то это проблема разводки платы. Физически расположить элементы по-другому у меня не получится. Выход один - не использовать эту микросхему в этой разработке вовсе.

P.S. Opa 350 в наличии не имеется. Завтра сравню по параметрам с Opa300, и, быть может попробую с ней.

Это может быть не проблема разводки платы, а влияние внутреннего входного сопротивления АЦП. Обратите внимание, что в нем нет буфера. opa350 отличается от других ОУ тем, что может работать на любую емкостную нагрузку.

Прошу прощения, что я вмешиваюсь в ваш диалог, но как топикстартер хочу вернуться в тему ветки.
Перепробовав и дополнительные конденсаторы на АЦП, опоре и последовательные RC-цепочки в SPI-интерфейсе и извращения в программе я видел примерно одно и тоже, а именно: код "скачет" на 8-32 младших бита, нечётные данные практически не встречаются, иногда происходит "замораживание" выходного кода.
Решил перепроверить это на глазами и на осциллографе увидел, что сигнал CLK чистенький, ровненький, без "бороды" и "иголок". Количество импульсов ровно 22, как и требуется по DataSheet. При изменении входного сигнала выходные данные адекватно меняются в части старших бит, но в младшей тетраде (последние 4-5 клоков) единиц не появляется практически никогда. Перепайка камня на другой со склада ничего не дала.
Далее взял другой АЦП LTC1865 от Linear Technology, припаял его просто проводками к контактным площадкам платы (цоколевка слегка другая) и...
О, чудо! Видны все биты во всем диапазоне. Шумов почти нет, сигнал стоит, как у молодого .
Так что опора - это хорошо, экранирование - это хорошо, нулевой импеданс - это хорошо, но для начала нужен хороший АЦП.
Может это какой-то брак с китайского мусорника (куплено в "Симметрон", Киев)?

У моей схемы те же симптомы. Куплено в Аргуссофте, они официальные распространители ADI.
Вывод про качество микросхемы у меня точно такой же, как у вас. Только TI ещё хуже.

Про TI пока не могу ничего сказать. У меня в одном из серийных приборов стоит ADS8341 от Texas Instruments. Вроде к нему претензий не было. Раньше вместо AD7683 стоял ADS8325 и вел себя, похоже, точно так же, хотя тогда таких исследований я не проводил.
Как-то я использовал LTC1865, но потом из-за дороговизны и плохой доставаемости камней от LT я перешел на TI и AD. Теперь получается LT1865, завалявшийся на складе, меня выручил.
Теперь собираюсь провести всеобъемлющий тест-контроль применяемых АЦПов.
Короче, вскрытие покажет...

Я имею в виду именно ADS8320 или ADS8325, не помню уже что именно покупали. В общем, аналог AD7683.

Ну что за привычка у разработчиков ругать производителей микросхем, в случаях, когда они не могут их правильно включить. Много Вы знаете 16 разрядных АЦП на 100 КГц c собственным шумом около 0.3 разрядов МЗР ?

Вообще-то я не ругал, а только констатировал факт - рассказал о своих приключениях и высказал предположение. Что касается производителей микросхем, то и TI и AD очень серьезные и уважаемые фирмы. Я даже почти не допускаю мысли (почти ), что они решили нам продать брак. Но есть еще изоляторы брака, которые иногда очищаются. А что касается всяких китайских подделок и пиленых корпусах, то сообщений об этом полно на разных радио-форумах.
По поводу неправильного включения - может быть я ее и не правильно включил, по LTC сама включилась правильно на той же плате. А 100 кГц мне и не нужно, а нужно 16 разрядов кода и я его получил. И слава Богу!

Вдогонку: Между прочим, у LTC1865 даже не 100, а 250kSPS.

В этой серии у AD есть и 500 КГц. Ключевым тут является шум 0.3 LSB.
А вообще, надо внимательнее изучать описания. Должно было Вас насторожить отсутствие буферных усилителей на опоре и входе.

прошу прощения, объясните пожалуйста про 0,3 LSB. Откуда ?
имхо про 96дБ SNR они вроде бы не пишут для AD7683

Посмотрите диаграмму разброса значений для этого АЦП - там в одно и то же значение попадает 78% выборок при фиксированном входе. На 20 КГц они дают 92.7 Дб сигнал/шум. Измерение пика для сигнала и статистические диаграммы разброса значений - несколько разные методы измерения и для разных случаев.

Для меня ключевым было низкое энергопотребление, малый футпринт и 16 бит. Всё это присутствует в описании микросхемы.
При условии малого занимаемого места и малого энергопотребления 16 бит нет.

На другой микросхеме есть, и без плясок с бубном. Что значит неправильно включить? Поставить усилители без шатдауна с 7-15 мА потребления, опору такую же, да ещё всё в минимум SO8. И где те low power и small footprint?

REF192 и та не может обеспечить это недоразумение опорой, а у неё headroom 1,5 вольта, что уже недопустимо. В низкопотребляющих устройствах оно не должно быть больше 300 мВ.

Это не я не могу включить микросхему, как надо, это микросхема не работает, как должна работать микросхема подобного класса.

Прошу прощения, а для меня ни энергопотребление ни футпринт никакого значения не имели. В качестве опоры и питания я использовал как раз REF195, а измерительный сигнал брал от батарейки. В качестве входного усилителя - операционник OP07 в инвертирующем включении, а на входе в АЦП - RC-цепочка. Так что все как в DataSheete. И если бы значения выборок реально попадали в какое-то там место , то так бы оно и было. Что и произошло на другом АЦП.

Так все же в даташите написано. Я и говорю, надо внимательно его изучать до, а не после. Из АЦП вынесена вся активная аналоговая часть, кроме компаратора, конечно он мало будет потреблять.

Так в даташите рекомендованы "несколько" более крутой ref adr43x и буфер ad8031, тоже пошустрее op07.

При чем здесь шустрость. Сигнал постоянный - стоит как забор, и во времени не меняется.

Шустрость нужна для удержания выхода при коммутации емкостной нагрузки. Попробуйте к выходу обычного ОУ подключить аналоговый ключ и посмотрите на осциллографе, какие кренделя будет его выход выписывать при перекидывании ключика.

Вообще-то в datasheete черным по белому написано: Easy to drive, коммутируемая нагрузка - последовательное соединение 600 Ом, и 30пФ всего лишь.
REF195 по Load Regulation не уступает ADR43x.

Да, к ним не придерешься, они написали очень малое выходное сопротивление требуется от опоры и т.п. А очень мало - это сколько?

Может быть, может быть. Очевидно, AD7683 - очень хороший девайс. Но, для того чтобы достичь всех его супер-параметров нужно выполнить очччень много разных телодвижений. И проверять все это нет никакого желания.
Оказалось проще применить другой девайс от другого производителя без всяких наворотов и с результирующими параметрами не хуже.

это очень очень мало , иначе DNL


на гистограмме +- 3 сигмы нормального распределения заняли 3 LSB , никак не 2.

А у меня есть. и мелкосхемки закажу, и плату. Но вот в моё устройство, скорее всего, оно не влезет.

Ну что ж. Охота пуще неволи (С).
Но все эти DNL, 92.7 Дб и пр. не имеют никакого отношения к начальным проблемам, а именно: шума на выходе практически нет, но младших битов - тоже нет.

Вы, наверное, на левую диаграмму смотрите, для ref=2.5 В. А я про правую - там, думаю, сильно меньше 2 LSB. Ну и по измерениям, если не диаграмму строить, а RMS по отсчетам посчитать, у меня получалось в районе 0.5

Да, Вы правильно предположили. После точного расчета оказалось что правая гистограмма показывает rms шума в 0,38 LSB. Спасибо.

Решил заложить эту АЦП AD7683 для измерения в токовой петли (4..20 мА - аналог и -20..+20 мА - цифра). Маленькая, маленький шум, не прихотливый интерфейс. Ну может семплов много - зато на 2-4 канала разбросать можно (опять же через буфер). Да тока понял что не очень то она и хороша? или проблема уже решена?
Частот выше 20 кГц похоже не будет.
Какой-то более подходящей, по размеру скорости и точности не попадалось.

Есть обратная сторона медали - высокие (а точнее, нестандартные) требования к импедансу опоры и входному буферу. Главное условие - по опоре должно быть не менее 2.2 мкф x7r прямо в непосредственной близости от микросхемы, остальные микрофарады могут стоять чуть подалее. И мало замечаемое - источник опоры и буфер не должны выписывать "кренделя" по выходам при резком изменении тока потребления входами АЦП. Часто даже при нагрузке на 100 мкф после изменения тока имеется заметный переходный процесс.

Маленькой она точно не будет. Рекомендуемые опоры выпускаются минимум в SO-8. Ну или пониженной точности в MSOP

Попробуй LTC1864 для одного канала или LTC1865 для двух каналов. Про нее в DataSheet написано "The high impedance analog inputs allow direct connection to signal sources in many applications, eliminating the need for external gain stages." То бишь - высокоимпедансные входы.
Еще использую ADS8341 тоже 16-разрядный и четырехканальный.
Все они есть в микрокорпусах, и подобных проблем с ними не было.

ADS8341 - не плохой вариант, но его SYSTEM PERFORMANCE честно говоря не очень радует. Тут и смещение в 13 lsb при 5 вольтах и т.д. и т.п.
Насколько он хорош при измерении низкочастотных сигналов порядка 10-30 кГц? Есть статистика на этот диапазон напряжений?

У меня такой статистики нет, извини. Я его использую для измерения постоянных и выпрямленных (демодулированных) напряжений.

Ладно, а воопче болтанка кода, влияние температуры имеют место быть? Опять же, то смещение (Offset Error) +/- 1 мв максимум по даташиту... это ж почти 13 LSB.
Имеет ли смысл свободные входы использовать для калибровки АЦП?

1. В моих приборах установлен термодатчик, компенсирующий влияние температуры (связано с методом измерения) или прибор находится в активном термостате. Поэтому что-то конкретное сказать про влияние температуры не могу. В DataSheet на графиках (стр.6) приведены зависимости изменения OFFSET и GAIN от температуры.
2. По смещению: использую цифровое градуирование сигнала, поэтому смещение не волнует, поскольку это величина аддитивная.
3. Что касается цифр (1 мВ), так у горячо любимого AD7683 Offset Error = +-1,6 мВ. Мне кажется, что некоторые параметры ADS8341 если и хуже некоторых одноканальных собратьев, то это связано с входным мультиплексором (вносит небольшие искажения в сигнал).
Есть еще одноканальный вариант - ADS8325. Как он устроен не понятно (может быть также как и AD7683), но на структурной схеме на входе нарисован операционник...?

Столкнулся с такой же проблемой - залипание младших 4-х битов АЦП. Вскрытие показало, что неправильная трассировка ПП. Керамика на референсе должна стоять не просто рядом с микросхемой, а находиться впритык. У меня все биты заработали, когда я конденсатор (4,7 мкФ X7R) положил прямо на «спинку» АЦП и припаял его короткими проволочками.
Также не лишней оказалась установка RC цепочки (39 Ом, 33 нФ) на положительном входе. В результате заметно уменьшился шум p-p (с 30 до 8-10 единиц кода).
В качестве опорника использовал TL431. Драйвер АЦП - AD8541.