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Linearitätsproblem ADS1232

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  Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-16 09:47 +0200
    Re: Linearitätsproblem ADS1232 Wolfgang Mahringer <yeti201@gmx.at> - 2019-08-16 12:17 +0200
      Re: Linearitätsproblem ADS1232 Gerhard Hoffmann <dk4xp@arcor.de> - 2019-08-16 12:39 +0200
        Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-16 12:59 +0200
          Re: Linearitätsproblem ADS1232 Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> - 2019-08-16 23:53 +0200
            Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-17 11:13 +0200
      Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-16 12:54 +0200
        Re: Linearitätsproblem ADS1232 Wolfgang Mahringer <yeti201@gmx.at> - 2019-08-17 10:29 +0200
          Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-17 11:20 +0200
    Re: Linearitätsproblem ADS1232 Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2019-08-16 18:36 +0200
    Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-16 18:49 +0200
      Re: Linearitätsproblem ADS1232 Andreas Weber <info@tech-chat.de> - 2019-08-17 11:58 +0200
        Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-17 12:56 +0200
          Re: Linearitätsproblem ADS1232 Andreas Weber <info@tech-chat.de> - 2019-08-18 08:09 +0200
            Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-19 13:19 +0200
              Re: Linearitätsproblem ADS1232 "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2019-08-19 13:48 +0200
                Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-19 14:04 +0200
                  Re: Linearitätsproblem ADS1232 "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2019-08-19 14:10 +0200
                    Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-19 16:47 +0200
                      Re: Linearitätsproblem ADS1232 Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> - 2019-08-20 00:16 +0200
                        Re: Linearitätsproblem ADS1232 Uwe Bonnes <bon@hertz.ikp.physik.tu-darmstadt.de> - 2019-08-20 09:46 +0000
                          Re: Linearitätsproblem ADS1232 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-20 13:22 +0200
                            Re: Linearitätsproblem ADS1232 Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> - 2019-08-21 01:23 +0200
                              Re: Linearitätsproblem ADS1232 Gerhard Hoffmann <dk4xp@arcor.de> - 2019-08-21 02:37 +0200
                                Problem gelöst Stefan <df9bi@arcor.de> - 2019-08-21 16:59 +0200
              Re: Linearitätsproblem ADS1232 Günther Dietrich <gd.usenet@spamfence.net> - 2019-08-19 21:35 +0200
    Re: Linearitätsproblem ADS1232 Klaus Bahner <Klaus.Bahner@ieee.org> - 2019-08-17 22:09 +0200
      Re: Linearitätsproblem ADS1232 "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2019-08-18 09:21 +0200

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#261942

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 für Kondensatoren, Elkos? Zu viel ESR! Dann mal ein RC Glied mit 
> 10R und 22µF SMD Keramik probieren.
> Besserung könnte 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 ---------

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#261946

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, führt hochfrequentes Rauschen zu einem Fehler.

Wie schon an anderer Stelle geschrieben: Ich unterstütze 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 Brückenspannung 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 für Kondensatoren, Elkos? Zu viel ESR! Dann mal ein RC Glied mit
>> 10R und 22µF SMD Keramik probieren.

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

>> Besserung könnte 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
> 

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#261977

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, führt 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 Brückenspannung 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 22µF SMD Keramik probieren.
> war auch meine Idee. Drossel + C ist auch noch eine Möglichkeit.
Für 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 Störungen kann sowas Wunder wirken.

mfG W.Martens

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#261980

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 Störungen kann sowas Wunder wirken.

Bei niedrigen Frequenzen können 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 mögen, oder auch 
nicht.

Gruß, Gerhard

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#262012 — Problem gelöst

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 Störungen kann sowas Wunder wirken.
> 
> Bei niedrigen Frequenzen können 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 mögen, 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 erfüllt.

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 führte 
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 nachbestücken. Für die nächste Charge 
wird das Layout dann angepasst.

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

Danke an alle für die Tipps

Gruß

Stefan

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#261923

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



Grüße,

Günther

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#261826

On 16-08-2019 09:47, Stefan wrote:
> Hallo,
> Die Beschaltung entspricht im wesentlichen der in Fig. 42. Als 
> Mikroprozessor setzen wir einen STM32 ein.
> 
[snip]
> Hat jemand eine Idee, wo das Problem liegen könnte?

Das ist natuerlich Glaskugellesen, aber ich wuerde mir mal die 
Referenzspannungen ansehen. Wenn die wie in Fig. 42 gleich AVDD ist und 
AVDD - wie du an anderer Stelle schreibst - aus einem Step-up Umsetzer 
kommt, dann kann das eigentlich nicht funktionieren. Selbst bei 13 Bit 
effektiver Aufloesung muesste das Rauschen des Step-up Umsetzers kleiner 
als 600 uV sein. Nun weiss ich nicht auf welcher Frequenz der Step-up 
laeuft, aber da der ADS 1232 selbst eine interne Modulationsfrequenz von 
76.8 kHz waere meine Hypothese das kein Step-Up Umsetzer bei dieser 
Frequenz so rauschfrei ist. Die Variabilitaet zwischen den Boards 
koennte dann von Variationen des Verhaeltnisses zwischen Switcher und 
ADC Modulationsfrequenz verursacht sein.

Das ist zumindest der Vorschlag meiner Glaskugel :-)

Gruss
Klaus

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#261833

Am 17.08.2019 um 22:09 schrieb Klaus Bahner:
> On 16-08-2019 09:47, Stefan wrote:
>> Hallo,
>> Die Beschaltung entspricht im wesentlichen der in Fig. 42. Als 
>> Mikroprozessor setzen wir einen STM32 ein.
>>
> [snip]
>> Hat jemand eine Idee, wo das Problem liegen könnte?
> 
> Das ist natuerlich Glaskugellesen, aber ich wuerde mir mal die 
> Referenzspannungen ansehen. Wenn die wie in Fig. 42 gleich AVDD ist und 
> AVDD - wie du an anderer Stelle schreibst - aus einem Step-up Umsetzer 
> kommt, dann kann das eigentlich nicht funktionieren. Selbst bei 13 Bit 
> effektiver Aufloesung muesste das Rauschen des Step-up Umsetzers kleiner 
> als 600 uV sein. Nun weiss ich nicht auf welcher Frequenz der Step-up 
> laeuft, aber da der ADS 1232 selbst eine interne Modulationsfrequenz von 
> 76.8 kHz waere meine Hypothese das kein Step-Up Umsetzer bei dieser 
> Frequenz so rauschfrei ist. Die Variabilitaet zwischen den Boards 
> koennte dann von Variationen des Verhaeltnisses zwischen Switcher und 
> ADC Modulationsfrequenz verursacht sein.

An sowas hätte ich auch gedacht. Irgendwie Aliasing und das dann 
natürlich abhängig von der relative großen Frequenztoleranz des DCDCs.

Früher hätte man den DCDC-Takte dann aus der gleichen Taktquelle 
abgeleitet wie für den ADC/µC verwendet wird. Aliasing wird dann nur 
noch zu einem Offset-Fehler. Das geht aber mit den ganzen modernen Chips 
nicht mehr.

Falls das wirklich die Ursache ist, sollte man sich mal anschauen, in 
welchem Verhältnis die Abtastfrequenz zur DCDC-Frequenz liegt und die 
Mittelwertbildung dann geschickt wählen.

Manchmal liefern IIR-Filter bessere Ergebnisse als Mittelwertfilter.

Michael

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