Domanda:
Il sondaggio con l'oscilloscopio arresta la fluttuazione dell'ADC
Buck8pe
2016-02-02 18:55:20 UTC
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Sono tornato al mio progetto corrente costante per correggere una fastidiosa fluttuazione nella visualizzazione della corrente richiesta. Vedere gli schemi di seguito.

L'intero circuito è costituito da una sezione CCS con uscite di segnale sia per la corrente richiesta (rappresentata da Vreq) che per la corrente effettiva (rappresentata da Vact sviluppata attraverso il senso R).

Questi segnali vengono inviati a un amplificatore che li scala su x10 ei segnali amplificati vengono inviati a un ADC uP con un riferimento ADC esterno da 2,5 V.

Sto usando un approccio stella-terra e tengo separate le masse digitali (up, driver del display) e analogiche (CCS, amplificatore), con un punto di massa separato per il ritorno del carico.

Nonostante ciò, la corrente richiesta selezionata dal POT da 100k si alza e giù di uno o due mA sul display. In preparazione per un po 'di filtraggio passa-basso, ho effettuato alcune letture con la sonda dell'oscilloscopio (impostata su x10) e con mio stupore il display era solido come una roccia. Nessuna fluttuazione, perfettamente regolare con le virate del POT.

Non importa quale punto "Probed" ho provato (vedi diagrammi sotto), l'effetto era lo stesso. Rendendomi conto che la sonda contiene una certa capacità e una grande resistenza, ho provato a posizionare un 22pF e un 10M in parallelo in uno dei punti rilevati. Finora non sono riuscito a replicare la "correzione" apportata dalla sonda. Avrò la possibilità di fare ancora qualcosa questa sera, ma nel frattempo: qualcuno sa dirmi perché la sonda ha avuto un effetto così "benefico" sul mio circuito?

Grazie!

AGGIORNAMENTO: Avrei dovuto sottolineare che l'oscilloscopio è collegato alla rete e il suo cavo di terra è collegato alla terra. Inoltre, il circuito stesso è flottante, cioè è collegato a un regolatore a muro da 5 V che non utilizza la messa a terra. Un'altra cosa, in tutti i casi quando ho sondato il circuito (punti "sondati"), ho collegato il cavo di terra dell'oscilloscopio alla massa locale in quel punto (non il punto di massa a stella) - non sono sicuro che questo faccia qualche differenza.

Durante l'aggiornamento, un'altra cosa interessante è che se attacco un carico (diciamo una resistenza da 100 ohm) le letture sembrano essere abbastanza stabili. Non sono sicuro che sia correlato, ma ho pensato che valesse la pena menzionarlo.

UN ALTRO AGGIORNAMENTO:

Bene, ho avuto la possibilità di testare le cose un po 'oltre. Sembra che sia la connessione a terra che risolve il problema, quindi @WhatRoughBeast è sulla strada giusta. Sfortunatamente, il trucco del doppino non ha funzionato.

AGGIORNAMENTO FINALE:

Finalmente ho fatto funzionare il circuito abbastanza bene. Ho cambiato il potenziometro multigiro da 100k per un 10k (e la resistenza 1M5 a 150k) e l'aumento della corrente sembrava curare lo sfarfallio, tranne quando la resistenza al piatto era piuttosto alta. Ho anche accorciato i cavi del segnale e implementato un semplice passa-basso digitale. Se dovessi farlo di nuovo, userei un PCB appropriato con un piano di massa.

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Il tuo oscilloscopio è alimentato dalla rete e, in caso affermativo, ha un contatto di terra?
Sì lo è e sì lo fa.Aggiornerò la domanda con questo dettaglio.
La maggior parte delle sonde sembra un divisore da 10M a 1M con la capacità modellata come 20pF a GND in parallelo con il resistore da 1M.Questo perché è qui che l'ingresso entra nel preamplificatore prima dell'adc.È possibile che questo semplice percorso GND aiuti a stabilizzare l'uscita dell'amplificatore operazionale perché potresti operare con un'armonica a causa del feedback RC nell'amplificatore operazionale.per testare, metti una resistenza da 10M a GND sul punto di prova o gioca con la frequenza dell'amplificatore operazionale.
Con voi fino a questo punto: "operare in modo armonico a causa del feedback RC nell'opamp".Feedback RC dovuto alla sonda?
Si noti che il circuito sarà veramente fluttuante solo se il wallwart è accoppiato tramite trasformatore;può ancora esserci un ritorno effettivo tramite il lato neutro.
In realtà, hai ragione e sembra un po 'leggero, quindi probabilmente non è un adattatore basato su trasformatore.
La messa a terra della sonda (il lato a scatto) è collegata * direttamente * alla messa a terra, tramite l'oscilloscopio.Ogni volta che muovi la clip della sonda, stai spostando il tuo punto stella (topologicamente)
Due risposte:
WhatRoughBeast
2016-02-02 19:58:21 UTC
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Può sembrare strano, ma sospetto che sia la tua filosofia di base a metterti nei guai. La messa a terra a stella è l'approccio standard per il cablaggio di alimentazione al fine di evitare loop di massa. Non è appropriato (di solito) per i circuiti di segnale. Il problema è che, per alte impedenze e cavi lunghi (ish), invita alla formazione di anelli di massa / circuito di ampia area, che rispondono a campi magnetici variabili agendo come antenne e iniettando rumore nel percorso del segnale.

Prova a collegare il tuo Vact all'ingresso A / D tramite un doppino intrecciato, con l'altro filo collegato a terra ad entrambe le estremità. Sì, questo produrrà un loop di massa, ma con correnti molto basse il rumore imposto dovrebbe essere molto piccolo e dominato dal pickup ridotto sul segnale del microfono.

Se non funziona, prova a scollegare il twistato cavo di terra della coppia sul lato A / D, ma lasciarlo collegato al lato del sensore.

MODIFICA - Esaminando ulteriormente il tuo circuito, ci sono una serie di problemi. Se questo è tutto ciò che c'è, ti stai mettendo nei guai con la tua filosofia di base. A meno che non siano coinvolti altri carichi, quello che stai facendo semplicemente non vale una stella. Il tuo CCS produce solo una corrente massima di circa 0,6 ampere, supponendo che il tuo resistore di carico da 1k sia un errore. Questo non è un livello di corrente enorme.

Non hai descritto il partizionamento del tuo circuito, ma se tutti e 3 i circuiti fanno parte dello stesso PCB, allora dovresti semplicemente usare un unico piano di massa per tutti i terreni. La bassa resistenza prodotta dal piano di massa supererà qualsiasi altro effetto. Come ulteriore suggerimento, posizionare il collegamento dell'alimentazione di terra vicino alla parte inferiore del resistore di rilevamento.

Se la prima sezione è fisicamente rimossa dalle altre due e non si è sicuri dell'accoppiamento tramite doppino intrecciato, lo standard l'approccio consiste nell'utilizzare un amplificatore differenza / strumentazione

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Utilizzare un doppino intrecciato per il collegamento dal sensore. C2 e C3 dovrebbero essere ceramiche. Filtrano qualsiasi pickup attorno al loop prodotto dalla separazione dei motivi. L'amplificatore operazionale risponde alla differenza tra i due punti del sensore e poiché non assorbe praticamente alcuna corrente nei suoi ingressi, rifiuta gli effetti di qualsiasi flusso di corrente tra i due punti di massa.

Il doppino funge da lo scudo del povero. Il filo di terra agisce per intercettare l'energia irradiata e poiché si trova in prossimità del filo del segnale tende a schermarlo. Per applicazioni ad altissima sensibilità, si utilizza un cavo coassiale, che ha un conduttore interno completamente circondato da rete metallica o foglio di metallo.

Immagino che l'idea alla base del doppino sia quella di ridurre il rumore nella linea di trasporto del segnale, ma faccio fatica a vedere esattamente come.Puoi espandere un po 'la teoria alla base?
Inoltre, per quanto riguarda la messa a terra iniziale.Mi sono reso conto all'inizio di questo progetto che il carico a terra (che può trasportare correnti elevate) può imporre un bel po 'di carico a terra e influire sulla precisione delle altre sezioni.Questo è principalmente il motivo per cui ho optato per la configurazione a stella.
@Buck8pe - Vedi modifica.
Grazie per lo sforzo, ora capisco come funziona il doppino.Questo è più che altro un progetto hobby, costruito in sezioni su stripboard.Rload è inteso come un "circuito in prova", con l'intero punto di questo dispositivo per fornire protezione da cortocircuito.Tuttavia, è stato un ottimo esercizio di apprendimento - come dovrebbero essere queste cose, suppongo.Proverò i tuoi suggerimenti e ti farò sapere come mi trovo.
@Buck8pe - Sarei molto attento a disegnare 0.6 amp su stripboard.
Consiglio preso.Ho provato il doppino senza fortuna (vedi aggiornamento).
lucas92
2016-02-02 20:28:18 UTC
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Sono abbastanza fiducioso che l'uso di un diodo Zener per il riferimento di tensione a 2,5 V non sia abbastanza preciso per un ADC, anche di più se hai problemi di messa a terra come hai capito sondando il circuito. Uso sempre un circuito integrato di riferimento di tensione quando si collega un ADC, ad esempio AD780: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD780.pdf

Questo è un punto giusto, e ho concesso alcune tolleranze nel software per una certa mancanza di tolleranza in alcuni componenti (come il riferimento è 2,49 V e la rete di resistori operazionali che fornisce un guadagno leggermente superiore a 10).Ma, quando la sonda dell'oscilloscopio è collegata, la lettura è abbastanza accurata.
Dopo aver letto il tuo post, sembra che il problema sia dovuto al fatto che la tua alimentazione a 5V è fluttuante.Quando si collega un carico al circuito, si crea un percorso verso terra, quindi il + 5V non è più fluttuante.Non capisco perché stai usando questa configurazione per VCC.
Un po 'di confusione qui penso.Il carico è in realtà un circuito in prova.Uso questo dispositivo per proteggere i circuiti dei primi test da correnti dannose, in caso di cortocircuiti.Tutta la tensione è fornita dall'alimentazione 5V, tutta la corrente di terra ritorna alla stessa alimentazione.Dove vedi Rload nel primo schema è dove si trova il circuito in prova.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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