基于AD7175的Voltgen自校准电压源_更新V2.1

haj

请教一个问题，原理图中用了两种隔离器件，一片ADUM1401BRWZ-R和ADUM1411ARWZ，看起来功能差不多，都是3正1反的通道，这个有什么特殊的考虑吗？

scoopydoo

haj 发表于 2024-9-18 17:46
请教一个问题，原理图中用了两种隔离器件，一片ADUM1401BRWZ-R和ADUM1411ARWZ，看起来功能差不多，都是3正1 ...

速度、功耗不一样

haj

ADUM1401和ADUM1411都有A等级和B等级，A等级2Mbps，B等级10Mbps，功耗方面
1401
5 V operation
1.0 mA per channel maximum at 0 Mbps to 2 Mbps
3.5 mA per channel maximum at 10 Mbps
31 mA per channel maximum at 90 Mbps
3 V operation
0.7 mA per channel maximum at 0 Mbps to 2 Mbps
2.1 mA per channel maximum at 10 Mbps
20 mA per channel maximum at 90 Mbps

1411
5 V operation
1.3 mA per channel maximum at 0 Mbps to 2 Mbps
4.0 mA per channel maximum at 10 Mbps
3 V operation
0.8 mA per channel maximum at 0 Mbps to 2 Mbps
1.8 mA per channel maximum at 10 Mbps
选择1411A在速度等级类似的情况下，无论是工作在3.3V还是5V，功耗都比1401A更大
选择1401B在速度等级类似的情况下，工作在5V时，功耗比1411B小；工作在3V时，功耗比1411B大
由于隔离器一边为3.3V，一边为5V，这个功耗有点不好算
如果仅考虑速度和功耗的话，会不会选择1401A和1401B同一个系列更好？

scoopydoo

haj 发表于 2024-9-18 18:42
ADUM1401和ADUM1411都有A等级和B等级，A等级2Mbps，B等级10Mbps，功耗方面
1401
5 V operation

真实的原因要等楼主来解答，俺猜测最大的原因就是手里有啥用啥

zhengrob

haj 发表于 2024-9-18 17:46
请教一个问题，原理图中用了两种隔离器件，一片ADUM1401BRWZ-R和ADUM1411ARWZ，看起来功能差不多，都是3正1 ...

确实功耗和速度有些差别。但在这里可以不做区分，用哪个都行。根本原因是，ADC相关部分是先做的验证模块，后来画整体原理图的时候直接把模块设计copy/paste过来了，而没有与其他电路做元器件的统一。当时还是仓促了。

wgsd

U3.2两倍放大器可否去掉

zhengrob

wgsd 发表于 2024-9-18 20:05
U3.2两倍放大器可否去掉

是的，不用2倍放大只做一个电压跟随看起来也是合理的，但是R15取值和程序中的电压合成算法也需作相应调整才行。这个电路是从V1.x继承过来的，也许washu当时对这一路辅助电压还有些其他设想吧 。

wgsd

去掉两倍放大器省一个运放，合成比例4000:1改成2000:1怎么样。

Rafier

向楼主及“MF35_”大侠汇报下调试结果：
1）吸纳建议重新打板，根据电流和信号传输路径，对数字、模拟、电源地进行了重新规划，7V、10V、5V基准电压在静态（断控制板）、瞬态（闭环工作状态）下0.1~10Hz噪音均处于较低水平，其中缓冲前的5V基准电压Vpp在1.6uV左右。
2）5V基准经ADA4522缓冲后，静态（断控制板）0.1~10Hz噪音Vpp在1.6uV左右，闭环工作状态下0.1~10Hz噪音比较糟糕，约6uV，且感官上表现为频率1HZ的规律波动。在网上查到一个案例，与本次遇到的情况相似，他也是AD4522缓冲，为24位ADC提供基准。
3）将ADA4522消振电路的10K、151R改为0R，10nF电容改为1nF，闭环工作状态下5V基准噪音Vpp降低至2.5uV；此时测量SET=10V的输出电压噪音，在1.6uV左右。

我猜测，ADA4522是斩波运放，低频领域是其优势，需要瞬态的时候其并不一定合适。这里用op2211可能要表现的更好些（焊盘不兼容，未测试）。
这个现象同时表明，ad7175不使用其内部缓冲时，对基准有一定的瞬态电流提供能力要求，适当加大输入电容、采用对容性负载驱动能力强的运放缓冲，是必要的。

MF35_

Rafier 发表于 2024-9-29 11:01
向楼主及“MF35_”大侠汇报下调试结果：
1）吸纳建议重新打板，根据电流和信号传输路径，对数字、模拟、电 ...

AD7175-2的基准如果不开内部缓冲，对驱动的要求比较高，如果你在驱动端加了大负载电容（源设计是10uF），为了稳定那么必然要通过降低驱动电路的带宽来驱动这么大的电容，低带宽会导致驱动电路的反应速度跟不上基准的需求（内部是个采样电容，需要瞬间吸纳电荷），从而造成基准电压不稳定，这个在我的实验中也遇到过，我的贴子里说过这个问题。

要验证你的基准噪声是不稳定引起的还是控制板干扰引起的，只需要开启内部基准缓冲试试就可以了，如果开启内部缓冲后噪声消失，那就是你的基准驱动速度不够。两个办法，简单的就是开启基准缓冲，你可以问一下楼主，他应该是开了内部基准缓冲的（内部输入缓冲不要开，影响INL）。麻烦点就是提高外部驱动的速度，基准端的10uF大电容不能用了，只要有这个电容，你的驱动速度肯定是上不去的，可以把基准的滤波放在前面，4522只做跟随器，输出端接个几百pF电容作为电荷池就够了（要用C0G/NP0电容），此时运放本身的SR和驱动容性负载的能力在这里不是很重要（因为负载变化很轻微，uV级别）

模拟电路在满足噪声要求的前提下，带宽是越大越好，这会改善响应速度，对于SD ADC来说，输入驱动的基准驱动的带宽都不需要很低，只需要在fmod处达一个低衰减（40dB以上）就可以了，到比如7175-2，fmod=16M，但实际带宽很低（几Hz），因为过采样的特性，混叠区域只有16M之前的几Hz（以及其拖延），所以只需要在16M处达到一个低衰减（40dB以上）就可以了。我在实验中把ADC输入部分的带宽从10kHz提高到100kHz，没有发现对精度和噪声有任何影响，仅使用了一阶RC滤波，这样10M时就已经有40dB的衰减了。

wgsd

Rafier 发表于 2024-9-29 11:01
向楼主及“MF35_”大侠汇报下调试结果：
1）吸纳建议重新打板，根据电流和信号传输路径，对数字、模拟、电 ...

噪声真的好低呀，直比ltz1000了，我手中的LM399和AD588都在4~5uV左右。

Rafier

wgsd 发表于 2024-9-29 13:56
噪声真的好低呀，直比ltz1000了，我手中的LM399和AD588都在4~5uV左右。

我买了两只adr1399，另一只就没有这么好，0.1~10Hz有5~6uVpp。

wgsd

Rafier 发表于 2024-9-29 14:08
我买了两只adr1399，另一只就没有这么好，0.1~10Hz有5~6uVpp。

我的PWM基准7V升10V也接近1.5uV，基准是LTFU-1，基准底噪0.5uV左右。

zhengrob

Rafier 发表于 2024-9-29 11:01
向楼主及“MF35_”大侠汇报下调试结果：
1）吸纳建议重新打板，根据电流和信号传输路径，对数字、模拟、电 ...

你的这些Vpp噪声数据确实堪称完美了，不知道你用的什么基准，我的voltgen用的LM399A， 输出5V的水准也就是这样：

MF35_

zhengrob 发表于 2024-9-29 14:43
你的这些Vpp噪声数据确实堪称完美了，不知道你用的什么基准，我的voltgen用的LM399A， 输出5V的水准也就 ...

跟测量方式有关，直接用直流电压表测，会包含0.1Hz以下噪声，并且你的统计时间是30分钟，会把漂移也包括进入，如果用0.1~10Hz的带通LNA测量，统计时间缩短到10秒，会低很多的，也更能反应短时噪声的特定点，所以你这个30分钟不到1ppm其实比你想象的要优秀很多