有用AD5941制作LCR表的吗

zhengrob

网上能找到的用AD5941做LCR的也就这么一个，其实这也就算是一个验证方案，就一个1K的档位电阻，不算是完整的方案。以AD5941内置的这些模块，高达200KHz的DDS，16bit的ADC，DFT_DSP计算单元和一系列的PGA和filter，应该是可以做出一个较高性能的LCR的. 但做出来是不容易的，因为这个芯片上的模块太多了，消化起来并不容易。

CN0510的板子焊出来了，程序也能跑起来，但是测不出准确的电池内阻。单独测试ADC，正弦波都算正常，但就是AD5940-BATImpedance这个程序跑不出想要的结果，这个程序写得也太复杂，暂时没有太多时间去调试了。

abbey_tom

这个是自己制板的么？
您可真的是很厉害呀，
搞得和1500大元的原版差不多了。

我这一段时间基本把主要的模块消化得差不多了，
我没有试这个测电池内阻的，
因为好像牵涉到外扩其它的芯片。
建议先从不需要外围的例程开始测试起，
比如AD5940_Temperature、AD5940_Impedance、
AD5940_BIOZ-2Wire、AD5940_BIA等，
这些我都测试过了。

zhengrob

abbey_tom 发表于 2023-9-20 16:10
这个是自己制板的么？
您可真的是很厉害呀，
搞得和1500大元的原版差不多了。

这块板子就是用的官方gerber在立创打的板子，回来自己手焊的元件。
唯一的不同是板子上的5V转3V3的LDO我找不到原设计的那个型号，直接搭棚焊了一颗HT7533，实测这个电压是没有问题的。这板上外接芯片只有2颗，1颗是单刀双掷开关ADG636，其实用HC4052或者2G3157替代是完全没啥问题的（这块板上是不行的，引脚不兼容）。这颗的作用是切换测量信号，先测标准电阻的电压信号再切换到电池两端的信号，这样做的好处是被测电阻两端电压和标准电阻2端电压都由同一个测量通道来做，消除了测量通道寄生参数带来的的增益和相位误差。第2颗芯片是就是一颗4运放，把测量信号放大以后再送入AIN2和AIN3做差分ADC测量。

本来是一个很简单的电路，但ADI的参考例程搞得超级复杂，设计了一个sequencer加入了一堆状态机。还没找到调试的头绪。

其实这个测电池内阻的硬件框架最接近LCR的方案，标准电阻换成可切换的档位电阻就行了。信号激励由电池电压驱动改成外部电压驱动即可。

wang8472493

abbey_tom 发表于 2023-9-20 16:10
这个是自己制板的么？
您可真的是很厉害呀，
搞得和1500大元的原版差不多了。

你好，你的合作设计LCR表项目还在继续吗。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-20 17:12
这块板子就是用的官方gerber在立创打的板子，回来自己手焊的元件。
唯一的不同是板子上的5V转3V3的LDO ...

看起来您的模电基础比我扎实。
如果有立创免费打板文件可以发给我一份。

不过，
我这一段时间研究ADI的例程还是有些心得，
其实搞清楚了还是很清晰的。
所有的例程架构都是一样的，
并没有什么状态机，
说白了就是使用片内的序列器，
一般生成两个序列，
一个是初始化序列，
一个是测量序列，
初始化序列只执行一次，
后面都是启动测量序列
一轮测量执行完成后产生中断（一般是DFT阀值中断）令GPIO翻转，
这个GPIO触发MCU外部线中断，
MCU的中断服务则读取DFT结果并显示
下面是我第一次分析阻抗测试AD5940_Impedance例程时，
梳理的流程，后来发现其它例程都类似，
您可以参考。
有兴趣，可以在这里讨论交流。

abbey_tom

wang8472493 发表于 2023-9-20 17:13
你好，你的合作设计LCR表项目还在继续吗。

我画好了试验用的模拟电路板，
交给小鬼头老师在做试验。

zhengrob

abbey_tom 发表于 2023-9-20 17:30
看起来您的模电基础比我扎实。
如果有立创免费打板文件可以发给我一份。

看来你研究ADI的例程还是很有心得！多谢分享，我慢慢学习一下。
如果你需要光板PCB就不用再去做了，ADI设计的时候长度是定的4英寸整，恰好超过了JLC的10cm限一点点，所以再去做这个板子并不合算。我做了5块，还剩下4块。我可以发给你1-2块都可以。可以私信给我收货地址。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-20 17:12
这块板子就是用的官方gerber在立创打的板子，回来自己手焊的元件。
唯一的不同是板子上的5V转3V3的LDO ...

另外，
序列器也相当简单而高效，
序列命令是顺序执行的，没有分支，
一般一个四线阻抗测量序列只占30多个字（设32位为一个字）
写入片内SRAM后启动睡眠唤醒定时器，
达到唤醒时间点就自行执行测量序列，
执行完毕就睡眠。
如此周而复始。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-20 17:47
看来你研究ADI的例程还是很有心得！多谢分享，我慢慢学习一下。
如果你需要光板PCB就不用再去做了，ADI ...

好的谢谢。

zhengrob

终于在NUCLEO-F411上把BATimpedance跑起来了。跑1KHz定频和100Hz-10KHz扫频的结果截图， 锂电池的内阻用内阻仪测在26.5mΩ左右：

zhengrob

吐槽一下，ADI的例程真的太不严谨了，在BATimpedance的官方例程中，measurement sequence中有严重的bug，根本就跑不通。上了ADI英文的论坛，一群人在问这个例程跑不通的问题，但ADI的工程师的回答语焉不详。这跟TI的论坛上TI的工程师的细致和迅速回复根本没法比。

这个程序花了我近一个星期才调通，看这个测量结果还算过得去吧。我再看一下还有没有可能降低采样速度再提高测量稳定性。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-26 16:46
终于在NUCLEO-F411上把BATimpedance跑起来了。跑1KHz定频和100Hz-10KHz扫频的结果截图， 锂电池的内阻用内 ...

恭喜，
看起来结果基本符合实际了。
这个BATimpedance我还没有试过，
您最后解决的BUG在哪里呢？
省得我后面再踩坑。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-26 16:54
吐槽一下，ADI的例程真的太不严谨了，在BATimpedance的官方例程中，measurement sequence中有严重的bug，根 ...

按说这个measurement sequence很简单的呀，
只有区区6个指令：
1  AD5940_SEQGenInsert(SEQ_WAIT(16*250));  /* 等待250us（参考电压从休眠模式开始上电） */
2  AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_WG|AFECTRL_ADCPWR|AFECTRL_SINC2NOTCH, bTRUE);  /* 打开波形发生器、ADC电源 */
3  AD5940_SEQGenInsert(SEQ_WAIT(16*50));   /* 等待50us, ADC就绪. */
4  AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_ADCCNV|AFECTRL_DFT, bTRUE);  /* 启动ADC转换、及 DFT */
5  AD5940_SEQGenInsert(SEQ_WAIT(WaitClks));  /* 等待DFT数据就绪 */  
6  AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_ADCCNV|AFECTRL_DFT/*|AFECTRL_WG*/|AFECTRL_ADCPWR|AFECTRL_SINC2NOTCH, bFALSE);  
        /* 停止ADC转换、及DFT */
这能有什么BUG？

另外，
看例程好像采样率为800k
测量速度（ODR）为每秒20次

zhengrob

abbey_tom 发表于 2023-9-26 20:25
按说这个measurement sequence很简单的呀，
只有区区6个指令：
1  AD5940_SEQGenInsert(SEQ_WAIT(16* ...

你上边的代码肯定是跑不通的。
做如下调整：
... ...
AD5940_SEQGenInsert(SEQ_WAIT(16*250));  /* wait 250us for reference power up from hibernate mode. */
AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_HSTIAPWR|AFECTRL_INAMPPWR|AFECTRL_EXTBUFPWR|AFECTRL_DACREFPWR|AFECTRL_HSDACPWR,bTRUE);
AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_WG|AFECTRL_ADCPWR|AFECTRL_SINC2NOTCH, bTRUE);
... ...

也就是在你的第一和第二句之间增加

AD5940_AFECtrlS(AFECTRL_HSTIAPWR|AFECTRL_INAMPPWR|AFECTRL_EXTBUFPWR|AFECTRL_DACREFPWR|AFECTRL_HSDACPWR,bTRUE);

就OK了。

abbey_tom

zhengrob 发表于 2023-9-26 20:47
你上边的代码肯定是跑不通的。
做如下调整：
... ...

哦，那可能是某些相关模块的电源没有打开。
您上面说要减小采样率，
我看了一下，
目前ADC的原始采样率好像是800kSPS
这个好像变不了，只有800k和1.6M两档。
想要稳定的话，
可以试一下SINC2滤波器过采样的设置
设置SINC3＝2，SINC2＝1333
可将最终ADC送DFT的速率降低为300SPS