基于AD7175的Voltgen自校准电压源_更新V2.1

zhengrob

MF35_ 发表于 2024-9-29 15:09
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 ...

温飘等低频因素对长时间测量结果影响还挺显著的。voltgen的10V输出，1hour：

lidawei1

噪放看到的值会较大。

dirtyacc

这个区今年几个新活跃起来的diy项目都很有意思啊，下半年有得玩了。

zhengrob

zhengrob 发表于 2024-9-29 16:12
温飘等低频因素对长时间测量结果影响还挺显著的。voltgen的10V输出，1hour：

在另一个帖子里有坛友反馈V2.1版有经常数值跳水的情况，这个我简单分析一下。

如果是6-7uV这个量级的跳水幅度，重点考察LM399的稳定性。如果使用拆机件也尽量选带A后缀的399，我测试过的不带A后缀的稳定性确实差很多。或者电路稍加改动换成ADR1399也会使这种跳动减少很多。

还有一种情况是mV级别甚至几百mV的大跳水，这种情况往往与AD7175测量异常相关。因为AD测量失准而向DA发出了错误的转换目标电压造成了电压巨大波动。我在调试V2.1的初期也遇到多次，排错排了好久都没头绪，更换过隔离芯片，怀疑4094有问题，也怀疑PCB布局有问题。但这些都排除后才发现问题出在AD7175的外部晶体振荡电路上。我在帖子开头贴出的原理图中，在晶振部分我特地加了一句文字提示：

可能这句话并未引起人们的真正关注，因为在众多的单片机电路中基本都是这个用法，只要晶振频率是对的，大体上容量相当的pF电容焊上也就可以正常工作了。但显然AD7175并不是这样容易打理的，我们看一下ADI官方datasheet上对于这部分是如何措辞的：


重点就是这句，要对最终的硬件电路做现场调试，以找到电容与晶振的最佳匹配点才行。我买的晶振规格书说匹配电容是10pF，如果直接贴上10pF的电容大概率是不行的。表象就是工作一会后AD7175的转换就失稳了，过一会后它又能自行恢复，然后周而复始。这是因为PCB电路中是有寄生参数的，这个参数必须考虑进去才行。所以规格书中说 ”这些电容的值取决于晶振与XTAL1和XTAL2/CLKIO引脚之间的走线连接的长度和容值。因此，印刷电路板(PCB)布局和采用的晶振不同，这些电容的值也不同” 。对于我的PCB板，我要把电容值减小2pF，这就是我在原理图中写这句话的原因。我手上的板子，如果连续开机的话一天可能仍有1,2次转换不稳的情况发生，也就是说仍然需要再细调这个容值才能使其工作更稳定。但我认为目前这样已经可以接受了。


有没有更好的解决办法呢？采用有源晶振可能是一个选项，这个我还没有机会测试。我特地查看了一下HPM7177的设计，他们使用的是有源晶振，尽管
芯片使用的是AD7177，但是这部分应该都是一样的。


如果Voltgen V3版本仍使用AD7175的话，我会使用有源晶振的。

Rafier

我最开始想用有源晶振，但是存在一个问题：有源晶振容易买到的似乎最高3.3V电平。看7175的手册，晶振电平要与供电电压一致或接近。这样的话整个电源系统都要做出调整，改动一下子就大了。

zhengrob

Rafier 发表于 2024-11-30 21:11
我最开始想用有源晶振，但是存在一个问题：有源晶振容易买到的似乎最高3.3V电平。看7175的手册，晶振电平要 ...

有源晶振3.3V的是比较多，但5V的也不难找啊。某创上一搜就能找到好几个：

量子隧道

zhengrob 发表于 2024-11-30 16:02
在另一个帖子里有坛友反馈V2.1版有经常数值跳水的情况，这个我简单分析一下。

如果是6-7uV这个量级的 ...

不至于一点负载电容影响这么大。负载电容在指标范围内，不影响芯片起振，只影响ppm。而ADC芯片用内部时钟2%的误差都能忍，不可能忍不了ppm级别的负载电容带来的误差。我觉得恐怕ADC和它的外围器件通信接口有问题，导致出现了数字电路异步接口亚稳态问题，才符合这个现象（一点点频偏就影响很大）。

wgsd

我有10M的温补晶振，我等试验一下，就是体积太大。目前稳定性挺不错的有时30、40十秒一字不跳，上个我测试PWM基准输出的视频。

wgsd

单片机用的是10M温补晶振，用它直接提供如何，16M的还的外搭电路挺麻烦，或者用信号发生器提供，电压幅度和精度都有保障。

wgsd

刚把空的PCB板震荡电容焊盘测试了一下，输入端板上分布电容2P，输出端1.8P。于是把线路上用的10P电容焊下来，换上了5P的电容（手头没有7P的），上电测试，几分钟出现的上跳仍然存在。找出了频率计，接在震荡输出脚，短稳挺好，最后一位有一字跳动。观察一段时间，数字上跳时频率计没有任何反应，看来不是震荡频率问题。最后还可以输入外频16.000000MHz的正弦波和方波，再验证一下频率问题。

kailin

zhengrob 发表于 2024-11-30 16:02
在另一个帖子里有坛友反馈V2.1版有经常数值跳水的情况，这个我简单分析一下。

如果是6-7uV这个量级的 ...

微调这个电容，主要微调石英晶体的振荡频率，AD7175对时钟同步要求很高？

wgsd

经过接入外部频率测试，上跳仍然存在。首先把频率计用GPS驯服钟校对了一下，精度纳秒级，然后用频率计的时基提供给信号发生器，发生器输出16MHz到7175的十脚，测试了峰峰值3V、4V、5V，波形正弦波和方波，没有任何效果，所以排除频率问题，恢复板上晶振，另想它法。

GPS锁定


修正频率计


发生器信号送入7175

zhengrob

楼上，我怀疑你说的上跳跟我说的不是一件事。你用的是我的电路和固件吗？所谓的上跳发生的时候同时，LCD屏显示什么内容？

zhengrob

如果不改固件情况下能把外部时钟信号送进AD并且它还能工作，我表示这很神奇。

wgsd

zhengrob 发表于 2024-12-1 18:38
如果不改固件情况下能把外部时钟信号送进AD并且它还能工作，我表示这很神奇。

不改怎么输入啊