24bitADC芯片ADS1256的测量精度

abbey_tom

最新40mV测量截图

abbey_tom

测量40mV, PGA取32
2.5样本/秒，被测源：指针表的表头（X10K中值）
从测量结果来看，采用中值滤波后，
多次50样本统计，
经过简单中值滤波后，
最大噪声峰峰值为1.4uV
一般摆幅在1uV以内。
我也分不清这是被测源的波动还是采集系统波动。
反正现在LCD屏上可以稳定显示40.753（每秒2.5次刷新）
最大1个字的波动
这个稳定度大概为：0.001/40.753=0.0025%
最差也在0.005%之间，
这个结果我已经很满意了。

abbey_tom

10样本/秒似乎结果更好


补充内容 (2022-4-17 15:30):
PGA=32    10Sps

abbey_tom

PGA＝1
10Sps的情况比楼上稍差，
但滤波后摆动也在1uV以内。

abbey_tom

测试环境留存（有点儿乱 ）

chhds

abbey_tom 发表于 2022-4-11 13:23
已经找到问题之所在了，
那段初始化代码

找到问题就好，很多莫明的故障是因为芯片反应时间不足造成的，所以写指令、读数据之间要作一定的延时，我以前也犯过错。

我这个初始化的指令间只延时了1us

xjw01

abbey_tom 发表于 2022-4-11 13:42
测量40mV, PGA取32
2.5样本/秒，被测源：指针表的表头（X10K中值）
从测量结果来看，采用中值滤波后，

地球自转速度是很稳定的，因为它质量很大，当然，地球自转速度的存在长期漂移。类似的，用电池做被测源，噪声也是很小的，因为电池比较重，不易受外界影响，同样的，电池电压存在长期漂移问题。温漂属于中长期漂移，电池的温度不会在数秒钟内突变。

sigma delta 的ADC，一般用均值滤波算法，而且算法还简单一些。此外，为何要用中值滤波，实际效果如何？

ADS1256内值的滤波器有两个均值波器。其中第二个是等权重的均值滤波器，相当于平均值滤波器。TI的ADC手册中，喜欢用另一个高大上的名词：sinc滤波器，以体现芯片的专业性。其实就是平均值滤波器，通过设置平均的个数，可以改变转换速度。

正因为ADS1256内置了平均值滤波器，所以编程时不太需要再做一个平均值滤波。现在因为效果不太理想，所以再加一次滤波。或许是电路中存在频率小于3Hz的低频噪声引起的。

washu

abbey_tom 发表于 2022-4-11 13:52
10样本/秒似乎结果更好

采样更多样本，然后做 FFT，看看噪声频谱 以确定是芯片还是鸡肫还是源的噪声

一般低频噪声通常在 0.1HZ~10HZ

btw. 既然如此，试试短路输入看看噪声大小是否符合手册描述

xjw01

abbey_tom 发表于 2022-4-11 14:11
测试环境留存（有点儿乱 ）

手册中做了一些常规建议，有助于降低噪声，我顺便用百度翻译了。

  常规建议
    ADS1255和ADS1256是高分辨率的A/D转换器。要获得最佳性能，需要仔细注意其支持电路和印刷电路板（PCB）设计。图25是ADS1255的基本电路。建议模拟和数字都使用一个接地层。该地点层应与旁路电容和模拟调理电路共用。但是，避免将此接地层用于有噪声的数字信号，如微处理器等组件。如果分开模拟与数字接地层，确保两个地层连接在一起，数字接地引脚（AGND和DGND）不应该有电压差。
    与任何精密电路一样，要使用良好的电源旁路技术。小容量陶瓷电容器并联一个大容量的钽电容或大容量的低压陶瓷电容器。电容器尤其是陶瓷小电容，应靠近电源引脚。数字逻辑器件尽可能运行在低电压或关闭。这有助于减少它与模拟输入的耦合。避免对数字输入端强冲击。数字管脚串联小电阻(≈100Ω）有助于控制走线阻抗。不使用RESET或SYNC/PDWN引脚时，直接连接到ADS1255/6 DVDD引脚。
    特别注意参考源和模拟输入。这是最关键的电路。电压参考输入端，接入低ESR(等效串联电阻)的旁路电容器。确保这些电容器足够大，最大限度地对参考电源滤波。由于ADS1255/6的出色性能，参考电压容易限制整体性能，如果没有仔细挑选。当使用独立电源参考源，确保它是低噪音的，低漂移的，能够驱动ADS1255/6参考输入端的。对于不适合驱动ADS1255/6的电压基准（例如，高输出阻抗的参考电源或电阻分压电源），推荐使用缓冲器，电路如图26所示。输入信号跟随参考源做比率测量，灵敏度稍低，但可以验证参考源是否纯净。
    通常情况下，输入端需要接一个简单的RC滤波器（如图25所示）。这电路抑制调制器频率附近高频噪声，参见频率响应章节。避免低等级电介质的电容器，以最大限度减小温漂和泄漏电流。保持输入走线尽可能短，将元件放在靠近输入引脚的位置。使用ADS1256时，确保对所有正在使用的通道进行滤波。前面的章节还谈到，不使用的输入端，建议浮动(悬空)

abbey_tom

chhds 发表于 2022-4-11 16:05
找到问题就好，很多莫明的故障是因为芯片反应时间不足造成的，所以写指令、读数据之间要作一定的延时，我 ...

谢谢，
应该说还是您的那一句话“PGA设置不成功”
让我找到了问题。
虽然我觉得PGA设置毫无反应，
但因为以前没有搞过高级些的ADC芯片，
还以为它高度智能呢。

abbey_tom

xjw01 发表于 2022-4-11 16:39
地球自转速度是很稳定的，因为它质量很大，当然，地球自转速度的存在长期漂移。类似的，用电池做被测源 ...

之所以今天没有用电池，
是因为电池的电压有些高，
我想要一个小于50mV的源，
正好我的炮灰表（用于折腾的）的表头引线是引出的
并且我也知道其电压适合我，
于是就顺手用了它。
要不还得再制作一个分压小部件。

事实上这个源的稳定度还是不错的，
它本身就是电池加电阻网络。

abbey_tom

xjw01 发表于 2022-4-11 16:39
地球自转速度是很稳定的，因为它质量很大，当然，地球自转速度的存在长期漂移。类似的，用电池做被测源 ...

采集到的数据中，
还是有一定离散性的。
用中值滤波可以直接去掉过高及过低的数据，
只取中间的几个数据进行平均。
滤波效果还是不错的，
基本上降低了将原始噪声的峰峰值降到了三分之一。
这从65楼的数据中可以明显看出。

abbey_tom

xjw01 发表于 2022-4-11 18:25
手册中做了一些常规建议，有助于降低噪声，我顺便用百度翻译了。

  常规建议

谢谢许老师费心了，
这些硬件滤波措施等我要制板的时候会参考的。

就目前来看，
我觉得结果还是比较满意的。
本人要求不高，
原来只想毫伏表优于我的23S就可以了，
现在稳定度已经可以达到0.003%。
记得您说，
有个玩8位半的制作，
他做的ADS1256，
噪声摆幅6uV以上。
貌似我的好像还强一些，
加滤波后摆幅小于1-2uV应该可以做到。

abbey_tom

washu 发表于 2022-4-11 17:32
采样更多样本，然后做 FFT，看看噪声频谱  以确定是芯片还是鸡肫还是源的噪声

一般低频噪声通常 ...

刚才仔细看了一下，
我这个基准用的是ADR431，
噪声达3.5uV,
这样的话，不用测试了，
大概我这的指标基本到头了。

washu

abbey_tom 发表于 2022-4-11 22:01
刚才仔细看了一下，
我这个基准用的是ADR431，
噪声达3.5uV,

我还 AD586 呢