关于SCA103T噪声处理和差动运放的推荐

登录 · 发表于 2020-2-27 11:46

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。

发表于 2020-2-27 12:38

不要沉啊，在线等待。

发表于 2020-2-27 12:54

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

发表于 2020-2-27 13:31

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

发表于 2020-2-27 13:38

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

发表于 2020-2-27 14:07

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。

发表于 2020-2-27 14:15

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

发表于 2020-2-27 14:25

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，

发表于 2020-2-27 15:04

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

发表于 2020-2-27 15:08

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

发表于 2020-2-27 15:23

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。

发表于 2020-2-27 15:31

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

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。

发表于 2020-2-28 11:52

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

发表于 2020-2-28 14:46

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

发表于 2020-2-28 14:47

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

发表于 2020-2-28 15:30

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。

发表于 2020-2-28 15:35

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）。

发表于 2020-2-28 17:16

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

发表于 2020-2-28 17:41

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）

[运放] 关于SCA103T噪声处理和差动运放的推荐

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