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关于SCA103T噪声处理和差动运放的推荐

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本帖最后由 yuan_莫 于 2020-2-28 14:32 编辑

最近在使用SCA103T传感器做角度测量。 这款器件的噪声是56uv/hz,输出两个电压(OUT1:5-0V和OUT20-5V)可以构成差分输出±5V,输出的阻抗是10K(每通道),输出的电容是20nF  现在用的是ADC是δ24bit的ADC(AD7176-2),使用的是2.5K采样速度(2.5K,建立时间400us,1.3uv rms 有效位数20位)。但是和传感器直接相连接,不进行软件滤波的情况下 有1000个字的跳动。  做过实验用运放进行跟随,效果好一些。但是还是不理想(依旧有500-600字的跳动,软件滑动均值之后还有300以上)。 现在要求是降低到300字以内,想问问该如何进行处理和修正?简单说下电路结构: 传感器有基准电压5V供电,但是该基准和ADC的基准是分开的。 基准是5V,ADC的模拟部分电压是5V。ADI的资料手册给出了  必须/建议在输入端增加一个运放/差放,以便有更好的性能。现在针对器件这块有些不台明白, 因为传感器输出的阻抗也有10K欧姆,而一般的差放也是十几到几十K,会不会有影响。怀疑PCB的布线也有一定的问题,模拟地和数字gnd没有很好的处理。 想重新layout看看,现在针对器这部分的电路,不知道有没有合适的处理?增加某个器件还是对电路进行修改,或者是布局。 谢谢

这个是测试的波形 跳动太大了。  电路说明: VREF给ADC的基准 给传感器供电  给运放供电。(传感器最大5ma 运放是20ua级别的)。  


这个是从底层数据(每次收集到的数据进行记录 每64次进行打印输出一次)得到的原始数据。  
从数据上看 原始数据是700-800字的跳动, 经过了一次滑动滤波之后是600字 经过二次滑动滤波之后是400-500字的样子。
但是我将原始数据 每间隔10个点 进行求和均值(收敛到600字),在做滑动滑动滤波 数据数据可以收敛到160字。

不知道是计算的问题还是,运用的方式的问题, 总感觉数据有问题。

微信图片_20200227145336.png (451.74 KB )

微信图片_20200227145336.png

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新的 滤波形式

新的 滤波形式

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xch 2020-2-28 10:39 回复TA
只看原始数据,信号波动基本上在515000~515600,波动在600之内.怎么滤波后还剩下300? 你用啥滤波器?卡尔曼? 

相关帖子

沙发
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 12:38 | 只看该作者
不要沉啊, 在线等待。

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yanwen217| | 2020-2-27 12:54 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-27 12:38
不要沉啊, 在线等待。

传感器输出的阻抗与ADC输入阻抗已经在一个数量级,直接采集引起的误差可不小,当然需要加一级运放做阻抗变换了,运放输出阻抗只有几欧到十几欧,输入阻抗是兆欧级别

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地板
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 13:31 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2020-2-27 12:54
传感器输出的阻抗与ADC输入阻抗已经在一个数量级,直接采集引起的误差可不小,当然需要加一级运放做阻抗 ...

我也是考虑这和地方的, 但是这个地方又是差分信号, 不知道怎么处理了了, 如果是用仪表 有高阻抗 但是需要提供负电源。  如果两路分开跟随,  有影响了差分的特性。,望您的解答,谢谢

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yanwen217| | 2020-2-27 13:38 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-27 13:31
我也是考虑这和地方的, 但是这个地方又是差分信号, 不知道怎么处理了了, 如果是用仪表 有高阻抗 但是 ...

还有差分的运放可以用,好像都需要双电源供电才行。如果系统是单电源,那就用普通运放分别跟随,OUT1/OUT2都是0V以上的信号,用普通运放跟随没问题的

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yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 14:07 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2020-2-27 13:38
还有差分的运放可以用,好像都需要双电源供电才行。如果系统是单电源,那就用普通运放分别跟随,OUT1/OUT ...

两边分别结成跟随吗?  我现在的做法(实验板)是两边跟随  两个反相端接了一个电阻(构成了一种仪表的解法) 朋友说这种有问题。

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7
yanwen217| | 2020-2-27 14:15 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-27 14:07
两边分别结成跟随吗?  我现在的做法(实验板)是两边跟随  两个反相端接了一个电阻(构成了一种仪表的解 ...

就分别跟随,不需要加那个电阻

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8
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 14:25 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2020-2-27 14:15
就分别跟随,不需要加那个电阻

恩,好的 谢谢,

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9
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 15:04 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2020-2-27 14:15
就分别跟随,不需要加那个电阻

我上传了测试数据 您看看看

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yanwen217| | 2020-2-27 15:08 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-27 15:04
我上传了测试数据 您看看看

二次滤波后看起来挺好的。
脉冲值要舍去,以前用某家MCU内置的ADC,第一个转换出来的值都是不准的,做算法时要去掉,不知道楼主这个ADC是否也是这个特性

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11
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-27 15:23 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2020-2-27 15:08
二次滤波后看起来挺好的。
脉冲值要舍去,以前用某家MCU内置的ADC,第一个转换出来的值都是不准的,做算 ...

达不到我的要求, 我需求的是控制在150字。300字是极限了的, 做的高精度的东西 , 没办法。

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12
yanwen217| | 2020-2-27 15:31 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-27 15:23
达不到我的要求, 我需求的是控制在150字。300字是极限了的, 做的高精度的东西 , 没办法。 ...

把你的电路私信发我看下

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13
xch| | 2020-2-28 10:51 | 只看该作者
还是检查你的滤波器算法吧。用眼睛看你的原始数据都能控制在正负100以内波动。

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14
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-28 11:52 | 只看该作者
xch 发表于 2020-2-28 10:51
还是检查你的滤波器算法吧。用眼睛看你的原始数据都能控制在正负100以内波动。 ...

谢谢 也正在解决这个问题。 不过您看看错了 这个有500字的跳动  我准备把所有的数据打印出来进行做数据处理看看是什么问题。 这个数据的间隔抽取出来的

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15
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-28 14:46 | 只看该作者
又从新计算了一遍(新取3000点数据) 按照 间隔点取值,在滑动滤波之后, 数据依次是这样

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16
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-28 14:47 | 只看该作者
xch 发表于 2020-2-28 10:51
还是检查你的滤波器算法吧。用眼睛看你的原始数据都能控制在正负100以内波动。 ...

新更改的算法,图形如图 您能帮参考/分析下吗?谢谢

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17
xch| | 2020-2-28 15:30 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-28 14:47
新更改的算法,图形如图 您能帮参考/分析下吗?谢谢

信号的频率上限是多少?
采样速率是多少?
有没有抗混叠滤波?

然后,选择滤波器参数。

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18
xch| | 2020-2-28 15:35 | 只看该作者
yuan_莫 发表于 2020-2-28 11:52
谢谢 也正在解决这个问题。 不过您看看错了 这个有500字的跳动  我准备把所有的数据打印出来进行做数据处 ...

没看错啊!是目测滤波后的波动“控制在正负100”,600是滤波前的波动。(假设被测信号是超低频信号,远低于采样率)。

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19
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-28 17:16 | 只看该作者
xch 发表于 2020-2-28 15:35
没看错啊!是目测滤波后的波动“控制在正负100”,600是滤波前的波动。(假设被测信号是超低频信号,远低 ...

嗯嗯  软件上处理有问题导致哦。, 不过也谢谢哈

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20
yuan_莫|  楼主 | 2020-2-28 17:41 | 只看该作者
xch 发表于 2020-2-28 15:30
信号的频率上限是多少?
采样速率是多少?
有没有抗混叠滤波?

您是说的外部进行硬件滤波吗?  信号频率 输出频率0-100Hz(自己要输出0-10Hz有效数据) 采样率2.5K。 没有做采样抗混叠滤波器。(ADC的输入端官方提推荐的有一个电容 比较小 只有680P 270pF 这个是补偿内部的开关电容)

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