[Flood 13]

Приветствую!

Столкнулся с проблемой мониторинга питания на Kintex Ultrascale: контролирую питание +3,3В через резистивный делитель 1:4 (верхнее плечо 3кОм, нижнее 1кОм), без антиалиасингового фильтра. Ножки заведены на обычные пины ADxP / ADxN, где ADxN подключен к GND. Пинам задан IOSTD ANALOG.

 

Проблема - аналоговая ножка влияет на получаемый с делителя результат.

Если средняя точка никуда не подключена - на ней стоит правильное напряжение (примерно 0,83в). При подключении ее к ножке ПЛИС - пока ПЛИС не сконфигурирована, значение несколько повышается за счет влияния pullup, после конфигурации - падает примерно до 0,77в, как будто ножка подгружает делитель. Ограниченные тесты показали, что эта подгрузка не похожа на стационарное сопротивление относительно земли. Ничего похожего на Kintex-7 не было, там измерения с аналогичной схемой были точные, причем даже с большими номиналами резисторов делителя.

 

Может, сталкивался кто-нибудь?

[Flood 13]

И еще, как бы до errata под ультраскейлы добраться? Нигде нет в закоулках памяти?

[Flood 13]

Небольшие уточнения:

- нет, нельзя измерять напряжение без делителя (например, через VUSERx) - т.к. именно это питание напрямую на ПЛИС не поступает, нужно использовать аналоговый канал;

- не похоже, что проблема лежит в области слишком высокой скорости оцифровки (когда не успевает перезаряжаться sample-конденсатор), по крайней мере частота установлена минимально возможная;

- после того, как подключение аналоговой ножки подсаживает напряжение на делителе, показания XADC и внешнего вольтметра - одинаковые.

Т.е. измеряет он правильно, но создает какую-то паразитную нагрузку на входной аналоговой ножке. Попробую еще через микроамперметр подать измеряемое напряжение на ножку - посмотреть, что там за ток возникает.

[Zig 34]

Попробуйте изменить входной делитель. Поставьте 100 Ом и 300 Ом.

Может у АЦП небольшое входное сопротивление и для его корректной работы требуется источник сигнала с малым выходным сопротивлением.

[Flood 13]

15 минут назад, Zig сказал:

Попробуйте изменить входной делитель. Поставьте 100 Ом и 300 Ом.

Может у АЦП небольшое входное сопротивление и для его корректной работы требуется источник сигнала с малым выходным сопротивлением.

Скорее всего это поможет, во всяком случае, сделает ошибку меньше. Но это неверный способ решения проблемы, попытка закидать грубой силой, не разобравшись.

Для примера - рядом стоит измеритель тока, усилитель. Его выход подключен к этому же АЦП через резистор. Увеличение резистора до 10к практически не влияет на точность измерения, хотя, для обычного случая низкого входного сопротивления должна возникнуть приличная ошибка. Но там и напряжение гораздо ниже, м.б. это как-то влияет.

Продолжаю разбираться, просто подумал, может кто уже натыкался. Смущает, что согласно описанию, входные цепи АЦП в 7 серии и ультраскейле одинаковые. А на практике, похоже, разница есть. Опять-таки за наличие разницы говорит нововведение в виде переключаемого банка аналоговых пинов - в 7 серии все они были жестко прибиты к своим местам, а в уск появился выбор из нескольких банков. Т.е. как минимум коммутатор перед АЦП стал несколько другим.

[Zig 34]

Попробуйте поставить параллельно нижнему резистору вашего делителя конденсатор, емкостью раз в 10 больше предполагаемой емкости конденсатора S/H.

Возможно за счет того, что при измерении тока напряжение низкое, емкость S/H просаживает напряжение в процентном соотношении к полной шкале не так сильно...

 

ЗЫ

В схеме с делителем (100 кОм/100 кОм) перед АЦП процессора AVR32 финт с конденсатором помог. Осциллографом момент S/H стал невидим. Емкость ЕМНИП была 1000 пФ.

[prostoRoman 0]

9 hours ago, Zig said:

Попробуйте поставить параллельно нижнему резистору вашего делителя конденсатор, емкостью раз в 10 больше предполагаемой емкости конденсатора S/H.

Возможно за счет того, что при измерении тока напряжение низкое, емкость S/H просаживает напряжение в процентном соотношении к полной шкале не так сильно...

 

ЗЫ

В схеме с делителем (100 кОм/100 кОм) перед АЦП процессора AVR32 финт с конденсатором помог. Осциллографом момент S/H стал невидим. Емкость ЕМНИП была 1000 пФ.

Согласен (подгружает ток зарядки конденсатора), за исключением способа борьбы. Конденсатор не особо поможет в данном случае (нужна осциллограмма на выводе АЦП для анализа) - напряжение так и останется пониженным, только возрастёт зарядный ток. Хотя ток делителя и так приличный - должно хватать на всё. Эквивалент входного сопротивления АЦП у меня получился 11,5 кОм - это нормально по документации?
 

[Zig 34]

А может на АЦП в режиме Unipolar operation нужно на минус вход подавать смещение 0,5 В, чтобы иметь диапазон измеряемых напряжений от 0 до 1 В.

Попробуйте изменить ваш делитель, чтобы напряжение на входе АЦП было меньше 0,5 В.

[Flood 13]

13 часов назад, Zig сказал:

Попробуйте поставить параллельно нижнему резистору вашего делителя конденсатор, емкостью раз в 10 больше предполагаемой емкости конденсатора S/H.

Это я первым делом попробовал, подвешивал 2200пФ на землю - ничего не изменилось. А вот посмотреть вход осциллографом, это идея хорошая!

[Flood 13]

В 23.01.2020 в 10:18, Zig сказал:

А может на АЦП в режиме Unipolar operation нужно на минус вход подавать смещение 0,5 В, чтобы иметь диапазон измеряемых напряжений от 0 до 1 В.

Попробуйте изменить ваш делитель, чтобы напряжение на входе АЦП было меньше 0,5 В.

And we have a winner!

 

При изменении делителя так, чтобы выходное напряжение оказалось менее 0,5в влияние входа на делитель ушло.

 

Теперь понять бы, в чем проблема, и не errata ли это. Попробую переключить АЦП в bipolar режим и посмотреть, что из этого получится. Т.к. ножка _N сидит на земле, то для сигнала < 0,5в, разницы быть не должно. А для > 0,5в должно что-то должно измениться. 

[xvr 12]

А нет ли там пары защитных диодов между _N и _P?

 

[Flood 13]

5 минут назад, xvr сказал:

А нет ли там пары защитных диодов между _N и _P?

Наверняка есть, да наверное и не одна, т.к. ножки многофункциональные. Но раз есть режим с рабочим диапазоном 0в - 1в, то эти диоды влиять не должны. А если влияют, значит или режим правильно не выставлен, или констрейны где-то не те, или эррата.