Тестирование АЦП AD7794
Наконец-то добрался я и до АЦП. Обновил репозиторий (тарболы готовые качать не рекомендую, т.к. они обычно поросшие мхом). Схему соединения мне пока лень рисовать, попытаюсь это сделать завтра (если не забуду - добавлю сюда). А пока расскажу, что у меня с точностями получилось.
Все тесты выполнялись на резисторе сопротивлением около 150 Ом с опорным резистором сопротивлением около 1.5 кОм. Кстати, сопротивление опорного резистора должно быть известно очень точно + оно должно быть стабильным (от нагрева или охлаждения схемы сопротивление резистора меняться не должно - добиться этого, увы, практически невозможно, но можно периодически калиброваться по такому же сопротивлению).
Итак, для начала я решил просто попробовать, что же АЦП выдает. Я прогнал тесты с коэффициентами усиления от 1 до 16. В среднем получилось, что АЦП имеет не 15..16 значащих разрядов. Судя по результатам, младшие 8..9 разрядов АЦП - самый обычный внутренний шум. Возникает он непонятно из-за чего, но явно, то, что АЦП торчит на макетке, тоже играет свою роль!
Относительная ошибка для каждого коэффициента - порядка 1E-5, однако, когда я вычислил сопротивления тестового резистора, ошибка между разными коэффициентами получилась огромнейшей: аж около 0.1%!!! Итак, получилось: R = 156.1 ± 0.2 Ом. Возможно, все неиспользуемые "ноги" АЦП надо посадить на землю - может тогда шумы немного уменьшатся.
Измеренное падение напряжения на тестовом резисторе (в ADU).
Следующий тест - с переменой местами источников опорного тока (по Henry He, «Minimizing Errors in Multiplexed 3-Wire RTD Data-Acquisition Systems»), т.к. мне надо будет на 1 АЦП вешать где-то так 15 RTD + 1 калибровочный постоянный резистор.
Здесь получилось 14..16 значащих разрядов, относительная ошибка внутри одного коэффициента усиления даже немного больше (в среднем 3E-5). Относительная ошибка по результатам измерений с усилением от 1 до 16 - такая же, 0.1%. И опять те же самые постоянно шумящие 8..9 разрядов.
Измерения с переменой местами источников опорного тока.
В итоге я решил проверить: а что же даст внутренний источник опорного напряжения? Вдруг точность будет выше? Не тут-то было! Те же ~3E-5 относительной ошибки внутри одного коэффициента усиления и ~0.1% между всеми измерениями!
Измерения с внутренним источником опорного напряжения.
Вполне возможно, что я неправильно выполняю внутреннюю калибровку при смене коэффициента усиления. Но как это делать правильно, найти не смог. В даташите как-то уж очень поверхностно написано про калибровки и коэффициенты усиления.
Еще я сдуру решил посмотреть, что же будет со стоомным TRD. Понятно, что его показания сами по себе прыгали в зависимости от близости меня к макетке. Для него я даже графиков приводить не буду, т.к. даже внутри одного коэффициента усиления значения сопротивления постоянно скакали.
Ну, а как температура влияет на изменение измеренного значения сопротивления "постоянного" резистора, можно посмотреть на этих картинках:
Нагревание пальцами руки опорного резистора.
Нагревание пальцами руки измеряемого резистора.
В принципе, для измерения температуры некритичных областей криостата (где даже ±1К хватит) точности в 0.1% более чем достаточно. Однако, хочется все-таки еще и выжать из этого АЦП по крайней мере 20 значащих бит! В общем, нужно обращаться за консультацией к электронщикам: может, чего дельного посоветуют.
Все тесты выполнялись на резисторе сопротивлением около 150 Ом с опорным резистором сопротивлением около 1.5 кОм. Кстати, сопротивление опорного резистора должно быть известно очень точно + оно должно быть стабильным (от нагрева или охлаждения схемы сопротивление резистора меняться не должно - добиться этого, увы, практически невозможно, но можно периодически калиброваться по такому же сопротивлению).
Итак, для начала я решил просто попробовать, что же АЦП выдает. Я прогнал тесты с коэффициентами усиления от 1 до 16. В среднем получилось, что АЦП имеет не 15..16 значащих разрядов. Судя по результатам, младшие 8..9 разрядов АЦП - самый обычный внутренний шум. Возникает он непонятно из-за чего, но явно, то, что АЦП торчит на макетке, тоже играет свою роль!
Относительная ошибка для каждого коэффициента - порядка 1E-5, однако, когда я вычислил сопротивления тестового резистора, ошибка между разными коэффициентами получилась огромнейшей: аж около 0.1%!!! Итак, получилось: R = 156.1 ± 0.2 Ом. Возможно, все неиспользуемые "ноги" АЦП надо посадить на землю - может тогда шумы немного уменьшатся.
Измеренное падение напряжения на тестовом резисторе (в ADU).
Следующий тест - с переменой местами источников опорного тока (по Henry He, «Minimizing Errors in Multiplexed 3-Wire RTD Data-Acquisition Systems»), т.к. мне надо будет на 1 АЦП вешать где-то так 15 RTD + 1 калибровочный постоянный резистор.
Здесь получилось 14..16 значащих разрядов, относительная ошибка внутри одного коэффициента усиления даже немного больше (в среднем 3E-5). Относительная ошибка по результатам измерений с усилением от 1 до 16 - такая же, 0.1%. И опять те же самые постоянно шумящие 8..9 разрядов.
Измерения с переменой местами источников опорного тока.
В итоге я решил проверить: а что же даст внутренний источник опорного напряжения? Вдруг точность будет выше? Не тут-то было! Те же ~3E-5 относительной ошибки внутри одного коэффициента усиления и ~0.1% между всеми измерениями!
Измерения с внутренним источником опорного напряжения.
Вполне возможно, что я неправильно выполняю внутреннюю калибровку при смене коэффициента усиления. Но как это делать правильно, найти не смог. В даташите как-то уж очень поверхностно написано про калибровки и коэффициенты усиления.
Еще я сдуру решил посмотреть, что же будет со стоомным TRD. Понятно, что его показания сами по себе прыгали в зависимости от близости меня к макетке. Для него я даже графиков приводить не буду, т.к. даже внутри одного коэффициента усиления значения сопротивления постоянно скакали.
Ну, а как температура влияет на изменение измеренного значения сопротивления "постоянного" резистора, можно посмотреть на этих картинках:
Нагревание пальцами руки опорного резистора.
Нагревание пальцами руки измеряемого резистора.
В принципе, для измерения температуры некритичных областей криостата (где даже ±1К хватит) точности в 0.1% более чем достаточно. Однако, хочется все-таки еще и выжать из этого АЦП по крайней мере 20 значащих бит! В общем, нужно обращаться за консультацией к электронщикам: может, чего дельного посоветуют.