我的采样电路噪声波动时大时小，不明白其中缘由，请高人解惑

天涯海角sr

我的采样电路噪声波动时大时小，不明白其中缘由，请高人解惑 [复制链接]

 

首先说下我的电路，是用来测量 直流耐压表 的输出电压，经电阻 1000:1 分压后，由AD8479放大器（增益为1）接收模拟信号，并传递给12位AD芯片（最高AD值4095）。单片机+液晶屏用来显示连续9次捕捉的AD值。




最初在自己家里试验，用24V的开关电源输出来代替直流耐压表位置，闭合S1、S2，最终显示AD值在18～22范围内跳动；而拆除24V开关电源信号后，AD值在0～1之间跳动。这期间S3都是断开的，这个采样结果跳动很小也比较准确，可以接受。



然后，我去公司的实验室，结果就比较怪异了：
A、当不连接图中直流耐压表，闭合S1、S2后，AD值在0～1之间跳动，正常。
B、而当连接直流耐压表后（置于不输出状态，即输出0V），无论是只连某一端，还是按图中两端均连接，都表现出巨大的噪声波动，有时为0，有时高达56，极不稳定。

C、发现此问题后，我想用示波器查看信号，但其十分杂乱，毫无规律可言。我又用示波器接 单片机与ADC 的电源：VCC、GND，但奇迹般的输出又正常了，输出0~1。

D、断开示波器后，无意中短接S3位置，输出也变正常了，输出0~1。


实验室的电源可能不太纯净，有很多测试设备在运行，应该造成了同一电网内的相互干扰，比如当时某设备正在做20KHz的交流试验。

但是为什么会出现C和D的情况，接入示波器，信号变正常；还有短接模拟信号负压点与放大器的VREF（即闭合S3），也会变正常？

chunyang

如果左右电路间没有地回路，输入等于是浮空的，非常容易受到干扰。接入地回路哪怕是无意间接入的地回路比如示波器地线夹，那么输入参考建立，自然不再是浮空态了。

天涯海角sr

chunyang 发表于 2017-5-1 23:13
如果左右电路间没有地回路，输入等于是浮空的，非常容易受到干扰。接入地回路哪怕是无意间接入的地回路比如 ...

之前考虑到待测电压可能比较高，故而采用这种浮空的办法，一定程度上增加安全性。

如果想坚持浮空，有没有什么办法可以削弱这种干扰吗？

chunyang

天涯海角sr 发表于 2017-5-2 09:19
之前考虑到待测电压可能比较高，故而采用这种浮空的办法，一定程度上增加安全性。

如果想坚持浮空，有 ...

那除非你采用全浮空设计，用电池供电或用与电网隔离度非常好的交流输入电源。

Steven_hi

悬浮的电位

天涯海角sr

chunyang 发表于 2017-5-2 11:48
那除非你采用全浮空设计，用电池供电或用与电网隔离度非常好的交流输入电源。

这个电源是指 单片机+ADC+放大器 的供电电源吗？

耐压表的输入交流电源是无法改善的

chunyang

天涯海角sr 发表于 2017-5-8 10:25
这个电源是指 单片机+ADC+放大器 的供电电源吗？

耐压表的输入交流电源是无法改善的

当然是你的系统电源了。

天涯海角sr

@chunyang @maychang @gmchen @dontium
有点事最近遇到一点疑问，我用某厂家的DC-DC电源模块作为模拟电路的电源（运放+ADC），输出电感Lout选用的是贴片屏蔽功率电感，但多少还是有点电磁辐射吧？最终整个模拟电路是需要进行GND覆铜的，但在该元件（屏蔽功率电感）下方的PCB板部分是否要禁止覆铜呢？
网上搜过一些，但有说禁铜，也有说应覆铜，到底哪种最好？

chunyang

应覆铜。

天涯海角sr

chunyang 发表于 2017-7-9 00:04
应覆铜。

不知道我前面的描述是否有歧义，我指的是功率电感下方是否要覆铜。
我目前的PCB是下图这样的：L2和L3覆铜是镂空，我应该改为下方有铜对吧？


另外，以你的第一眼印象，若感觉我这部分模拟电路有问题请指出下。

dontium

看一楼的现象，肯定是干扰引起的，使用环境下的干扰太大。接上示波器后，是因为 --  可能示波器的接地良好，板子经过示波器的地线后，也就良好地接地了。

要想不和测试目标共地，可以使用差分形式的ADC解决。

即，输入的两条线，都要做ADC转换，然后，把它们的结果相减。

----------- 也可以使用共模抑制比较高的放大器， -------- 动态范围也要考虑。

dontium

对了，采用差分形式时，两条线最好紧贴着，在进入板子后，两条线均加上ESD保护。

dontium

天涯海角sr 发表于 2017-7-9 08:53
不知道我前面的描述是否有歧义，我指的是功率电感下方是否要覆铜。
我目前的PCB是下图这样的：L2和L3覆 ...

如果电感下面不覆铜，对于泄露的磁场来说，外围的导线相当于线圈了，会感应出较大的干扰。
不覆铜，对电场也无任何屏蔽作用。

如果覆铜，因为离电感很近的导线有可能形成窝流，对开关电源是不利的。------  当然，根据不同的电感，它的作用一般不会较大的。

综合评价，首先要保证的是使用这个电源的电路能正常工作，如果连电路都不工作了，还要这个电源干什么呢？

chunyang

天涯海角sr 发表于 2017-7-9 08:53
不知道我前面的描述是否有歧义，我指的是功率电感下方是否要覆铜。
我目前的PCB是下图这样的：L2和L3覆 ...

当然清楚你说的意思，问题在于，为何要镂空？

gmchen

我猜想，楼主镂空电感下面的地铜是为了避免涡流。但是开关电源的电感基本都是绕在磁芯上的，磁力线绝大部分都在磁芯内，漏磁很小也就无所谓涡流了，所以没有必要镂空。

sellen

楼主后来的干扰问题如何解决？