有关ADS1278芯片的SNR

我是一个新手，最近做了一个采集卡，当AD输入端短接的、采样率在256HZ的时候，读到的数据大约有50微伏的白噪声，按ADS技术手册上的数据，应该是小于12微伏的（按最大值，典型值5.5，且采样率是52K），我想问：

1、50微伏白噪声是否是正常的范围？如果是正常的话，那测量的SNR就只有100DB，如果不正常，一般是什么原因造成的？

2、用示波器测量基准电压，上面有15mv纹波，是否有影响？估计有多大影响？

3、如果要控制基准电压纹波，要控制到什么程度？有什么好的手段来控制？我看到有介绍，有用后接一运放滤波。

4、15mv纹波也同时出现在5V，3V电源上，这种影响有多大？

谢谢！

Hi Sicheng Zhao,

    的确相比技术手册上的数据这样的白噪声太高了，从你的描述看受基准电压影响的情况比较大。

    由于采用差分信号输入，因此电源上的噪声会在数据采集时被抑制，这种抑制在低频时大约有80db，因此并不会对数据信噪比产生影响。但基准电压上的噪声几乎会在完全没有衰减的情况下全部反映在数据输出上，因此需要特别谨慎地对待。我猜测你测量出的15mV波纹应该仅仅是单端基准电压，差分基准电压噪声会比单端基准电压噪声小数个数量级。

    不知道你基准电压处的外部电路是如何设计的，你可以参考数据表37页第5节关于基准电压输入电路的设计。

 

Hi Luke Sun,

非常感谢您的回复，您的一些推断基本证实了我们的一些实验结果：

1、换不同质量的开关电源（纹波大小不同），对白噪声基本没有太多影响，即没有明显增加，也没有明显减少。（你提的：电源噪声影响比较小）

2、基准电压的设计的确是单端的，就是照抄数据表第38页的："ADS1274 Basic Connection Drawing"的电路设计，同时我们在一些参考设计中也看到有将基准电压输出再经过运放滤波后供给AD，这是数据表37页5节后面提到的，但目前我们没有采用，其它的，都按5节里所描述的进行电路设计。

您在回复中提到差分基准电压噪声会比单端基准噪声小数个数量级，请问ADS1278是否可以使用此种方法？有没有参考电路和相应芯片型号可以推荐，谢谢！

你好，首先测噪声时需要做屏蔽处理，隔离外部噪声干扰。第二，示波器本身就有噪声，先短接示波器通道，测示波器的噪声。基准源请问用的什么电路？

Hi Van Yang, 谢谢您的回复，

测试噪声的确很麻烦，示波器本身噪声很小，探头短路情况下，不大于1mv; 示波器电源系统与AD的电源系统引入了一些噪声，但我无法判断到底有多少。基准源电路采用的是数据表第38页的："ADS1274 Basic Connection Drawing"的电路设计。谢谢！

我建议可以尝试在REF5025的TRIM/NR端连接1uF电容到地，以降低高频噪声。

另外你可以将自己得到的数据进行傅里叶变换在频谱下观察是否有特别的杂散以更好地确定噪声源。

另外，SLYT331, SLYT339, 和SLYT355这三篇应用笔记详细陈述了基准电压源对ADC噪声的影响和优化，你可以参考。

Hi, Luke Sun,

先说波形和频谱：

1、波形上，有直流分量在里面，AD输入短接处：直接在芯片引脚处焊踢短接; 如图：

2、频谱上（经过去直流处理），有跟采样率相关的干扰存在，当256Hz采样率的时候，大约在0.25及0.5Hz较强干扰，如图：

3、（经过去直流处理），当512Hz采样率的时候，大约在0.5及1Hz较强干扰，如图：

另外，我们在TRIM引脚增加了1uF电容，无明显改善，在您的回复中提到的应用笔记，我打不开，提示：

Group Not Found

The requested Group cannot be found.

谢谢你的回复。

Hi Sicheng Zhao,

          这个频谱图让我有些疑问，为什么256Hz采样频率下整个频率轴只到4.5Hz，在512Hz采样频率下整个频率轴只到3.5Hz，是你人为横向放大了频谱曲线么？其他位置的频谱如何？

         抱歉前面链接贴错了，http://www.ti.com/lit/an/slyt331/slyt331.pdf，http://www.ti.com/lit/an/slyt339/slyt339.pdf，http://www.ti.com/lit/an/slyt355/slyt355.pdf

          

Hi Luke Sun,

频谱图我的确是横向放大了，主要是为了显示那个干扰部分，其它部分都很“平坦”。

完整图如下(经过去直流处理)：

谢谢你提供的资料。

Hi Sicheng Zhao,

        在数据表的12页图15中的确有短接后会出现和你相似的采样频率相关的杂散的情况，你在时域上的噪声信号也与图16的直方图类似，所以是正常情况。

        接入真正模拟输入后这个杂散应该会消失，如图13和14

        

Hi Luke Sun,

迟复为歉，根据你的指导，我们需要进一步测试，等有了新的结果，再向你请教。

再次感谢！

你好，请问你的问题解决了吗？

我最近也遇到这个问题，将模拟输入的运放断开，直接焊线短接AD1274的输入端，读取数据为50mv左右，资料显示最大不超过12mv。

请教一下

更正一下，上述中是50uv和12uv。

根据目前我们的测试结果，短接缓冲运放输入端（不是AD输入端），基本上同你的情况一样，在50uv左右。

现在我们主要采用前置放大和软件滤波手段来减小干扰，来进一步提高抗干扰能力。

我是直接短接的AD输入端，模拟输入信号为DC 20mv的传感器信号。

你提到的前置放大，是指前端将输入模拟信号放大到接近Vref？

我现在前端由THS4521驱动，放大增益为1，但有共模电压2.5V给THS4521（ADS1274的Vcom管脚输出的），输出是被拉到了2.5v左右，请教这种驱动方式合适？

而且我短接AD输入端采集数据为负，例如0xFFFEEA，不知道是否正常？

1、运放4521的COM端一开始我们也是接的AD上那个COM(电源电压的一半)，后来，我们直接悬空，根据手册来看，是可以悬空的，因为我们发现接AD COM端容易使运放出现更严重的零点偏移。

2、我们的传感器小信号时，在100uv左右，当放大10倍后，数据明显干净很多，所以加了一级10倍放大，这是以牺牲动态范围为代价的。

3、输入端短路，我们的实际情况是，白噪声，不会是一个固定值，但有可能是全在零点以上，或零点以下，这个跟电路设计有关，在我们实际实现当中，我们容忍了这种情况。

4、20mv的信号很大了，50uv的噪声对你们影响很大？

说实话50uv的噪声对我应用来说影响不大，

但我现在问题是采集出来数据不准确，例如我输入5.1mv的信号，采集出来大约在4.3mv左右。

现在还没找到问题，第一次使用这个片子，所以想请教一下。

参考电路中，4521组成的1：1电路，输入阻抗较低，如果你的传感器输出阻抗太过高于4521的输入阻抗时，会出现这种情况，如果你将4521的输入阻抗提高，那么噪声会增加，这是一个平衡过程，我们的传感器输出阻抗是几百K，没有直接接4521.

看资料THS4521 的输入阻抗在100k左右，我传感器输出阻抗在390欧姆，比较小，是直接接到4521上的。

运放的输入阻抗是几百K，但做成1：1的，就得看上面的电阻了，我记得是1K的，也就是说，输入阻抗是不大于1K的。

如图 两个电阻我都选用1K的，那是不是意味输入阻抗为<1k，而我传感器输出阻抗为390欧姆，这样好像没啥问题。

按我的理解，你能测到的电压应该是：1000/(390+1000)*5.1mv=3.66mv, 如果有信号源的话，你可以接上信号源，因为信号源的输出阻抗比较低，这样你就能比较出阻抗的影响了。

传感器信号空载时测量电压为5.64mv，

传感器信号接上4521后，测量电压为5.14mv，利用你上述公式反推：

x / （x+390） * 5.64mv = 5.14mv，

x=4k左右，这样看THS4521输入阻抗为4K，感觉不对呢？

上面描述不对，

是这样的：

传感器信号空载时利用仪表测量电压为5.64mv；

传感器信号接上THS4521后，在输入端利用仪表测量电压为5.14mv，经过ADS1274采集后数据为4.33mv。

利用上述公式反推： X / (X+390) * 5.64 = 4.33mv，

X=1.288k，计算出THS4521 1：1 的输入阻抗为1.288K，不知这样计算对不对？

那我觉得，这就不是输入阻抗的问题，我觉得你可以接上一个1V的标准电压，看输出是多少，有可能是运放没有做到1：1的缓冲

好的谢谢，我试试

最近采集板改版，想问一下，你前端放大电路（10倍）+THS4521+ADS1274，这里THS4521有何作用？你前端放大电路选用啥子芯片，想参考一下，我传感器信号不超过20mv，阻抗390欧姆，差分输入。

我们采用这种方式的原因是：1、我们的传感器是单端输入，所以4521做为单端变差分用。2、4521在我们的技术条件下，没法做到与传感器（传感器最小信号在100uV级）的阻抗匹配和噪声方面的平衡，所以用了一个程序控放大器做为前端放大（1，10，100，1000倍），型号：AD8253.。

你用的传感器是差分的，所以没有我们的问题，如果你的传感器最小有效信号在毫伏级，那也没有我们的问题，所以怎么用，要看你的实际情况了，我也是菜鸟，建议只供参考。