Ruido en Convertidor AD en MSP430

[lorencai]

Bueno expongo el problema a ver si consigo una solución. Tengo que procesar la señal de un fotodiodo que tras pasa un filtro anti-aliasing llega al conversor de un micro MSP430, es un conversor sigma-delta de 16 bit cuyo diagrama de funcionamiento aporto en las imagenes. Mi problema es que para un mismo valor de tensión el valor digital oscila demasiado y no sé que estoy haciendo mal. Utilizo una alimentación simple, por lo que la conversión es unipolar y se puede hacer la conversión en un modo continuo o simple, pero no creo que sea relevante. El margen dinámico o Vfs es 0.6 V. Creo que el problema lo tengo en la ganancia del conversor, o en la frecuencia de muestreo. Ahora estoy midiendo en continua por lo que la frecuencia no importa que sea muy baja, pero tengo que programarlo para medir en alterna también. En definitiva, para que no oscile tanto para un valor fijo de tensión que debo hacer.

Si supuestamente para 0.6V el valor digital es 65535, por ejemplo para un valor de 0.1678 me oscila entre 18328 18500 17900, entonces si varío la tensión un poco a 0.1690 los valores se me pisan y no puedo distinguirlo bien. Necesitaría que esa variación de tensión sea más pronunciada en los valores digitales para que no se pisen.

 

[Chico3001]

Necesitariamos ver el circuito para saber bien, pero me suena a que tienes un problema menor de ruido, intenta añadiendo capacitores de desacoplo de 0.1uF en los pines de alimentacion de cada integrado, tambien verifica el filtrado de la fuente, es swicheada?, es lineal?, es bateria?

Tambien creo recordar que el MSP tiene un modo para apagar el procesador mientras se realiza la conversion AD, lo estas ocupando? y ademas tiene doble alimentacion para la parte analogica, estas separando la alimentacion de la parte analogica y de la parte digital?, como estas aplicando el Vref para el convertidor?

Finalmente, en tu placa PCB estas usando planos tierra?

Revisa alguno de esos puntos y comentanos que paso...

Tambien revisa estos seminarios en linea:

Diseñando sistemas de señal mixta con técnicas para reducción de ruido
http://www.ti.com/ww/mx/webcasts.html?DCMP=TI_Mexico&HQS=Other+OT+mx_webcasts

 

[lorencai]

En principio, gracias por tu respuesta.

1. Los condensadores de desacoplo están implementados en todos los pines Vcc de los integrados y del micro, no creo que haya problema con eso.
2. La fuente que utilizo de momento es la alimentación a través del puerto JTAG conectado al PC, 3.3 V. En ocasiones utilizo los 3.3 de una pila de petaca.
3. El micro creo que lo he configurado para que entre en modo de bajo consumo (LPM0) entre una conversión y la siguiente. Digo creo porque esa parte la he copiado de un ejemplo de código de Texas específico para este micro.
4. La separación de la analógica y la digital la he hecho tal como indica el manual, conectando a los pines AVcc y DVcc los 3.3 del JTAG y a AVss y DVss le conecto el ground del JTAG, al igual que en todos los integrados.
5. La Vref la toma internamente seleccionada por software que es 1.2 V
6. Que quieres decir exactamente con planos tierra, soy bastante ignorante y confundo masa con tierra y esas cosas( sorry). Como dije todas las tierras vienen del mismo punto.


Miraré eso que dices pero si se te ocurre alguna otra cosa por la que oscile tanto para un mismo valor no dudes en compartirlo.

 

[Chico3001]

Mmmm el plano tierra es un poligono que cubre toda la placa, basicamente rellenas toda el area sin usar en ambos lados de la placa con un poligono de cobre que conectas a ground, y asi minimizas un poco los ruidos en la placa

La señal de prueba la estas aplicando con una fuente? has intentado aplicar la señal de prueba directo de una bateria?

 

[lorencai]

Más o menos tengo algo parecido, un cable rigido en los extremos de la placa sin llegar a formar un cuadrado al que conecto las tierras del circuito, y a su vez conectado al puerto del JTAG o al polo negativo de la pila.
La señal de prueba te refieres a la que sale del fotodiodo?? porque en casa pruebo con luz natural, o una linterna para ver que datos digitales aparecen. Y en el laboratorio utilizo un diodo laser polarizado.

Gracias de nuevo por tu tiempo.

 

[Chico3001]

Haz esto:

Primero quita el fotodiodo, coloca una señal de prueba que venga de una fuente de DC preferentemente lineal o mejor aun una bateria, el fotodiodo es muy sensible y detecta variaciones de luz muy pequeñas que incluso pueden venir de la luz ambiente, y eso puede ser la causa del error...

Despues arregla tu cableado, necesitas poner cables lo mas gruesos, y cortos posibles, y preferentemente trenzados entre si...

 

[lorencai]

Bien. Cuando hablas de batería puede ser una pila?aunque prefiero utilizar una fuente para ir variando manualmente la tensión. Lo del cableado no me queda muy claro. Utilizo los wire wrapping, sólo utilizo cables rígido para la malla de Vcc y tierra. Te mando unas fotos para que veas la chapuza que tengo.
(no me eches la bronca por favor)

 

[Chico3001]

Efectivamente... puede ser una pila con un potenciomentro o una fuente de CD variable... revisa que error te da con eso...

 

[lorencai]

Localizado el error, o al menos eso creo. Parece que la fuente de estos problemas es el ruido de la señal bien sea por los amplificadores o por las resistencias. Te incluyo una imagen por si quieres ver el circuito. Yo suponía que no iba tener esos problemas con el filtro pasa bajas que hace las funciones de un filtro anti aliasing para el CAD.

 

[OP741]

hola lorencai no he usado ese micro, pero los problemas de ruido los he solucionado sanado un promedio
por software, es decir hago por ejemplo una suma de una cantidad de muetras, y luego las divido por la
cantidad de muestras tomadas

 

[lorencai]

Gracias por tu aporte OP741 pero creo que no funciona, ya lo había probado. Si pruebo el circuito sin meterle ninguna señal, la tensión que llega al conversor (ruido, que ya aparece en el regulador de tensión) es de unos 20 mV y necesito eliminarlos a todas todas. Estoy leyendo algunas cosas del micro, y tengo que probar el filtro digital que incluye, estoy estudiando como programar esa parte. Por otro lado por lo visto incluye un par diferencial queno tiene pines externos, si no que están puenteados internamente y quizás pueda ayudarme de ese par de entrada analógica para quitar ese ruido. Ya os contaré como va, pero si teneis alguna idea nueva con esto que os he contado, no dudeis en compartirla.

 

[Chico3001]

Eliminar completamente el ruido es casi imposible, en terminos practicos el minimo error que vas a obtener es de alrededor de +/- 1 LSB

 

[lorencai]

LSB?? 1 unidad binaria??si es eso me parece razonable.

 

[curioso207]

lorencai te recomiendo primero quita la parte del fotodiodo y con un potenciometro primero alimenta el canal analogico en el circuito directamente en los pines del `msp430 y varia el potenciometro para que puedas ver en donde se genera el ruido recuerda usar una pila para que puedas apreciar mejor la causa del problema

 

[lorencai]

Gracias por el consejo curioso207, pero podrías ser más específico. Te refieres a que conecte el potenciometro entre la entrada diferencial del conversor, sin nada más.

 

[curioso207]

exacto solo conecta tu micro tu pila y un potenciometro para que veas si el dato permanece en un valor +-1 entonces el ruido te lo esta generando otro dispositivo

 

[lorencai]

Y luego que hago, lo voy a hacer ahora mismo, pero estoy casi seguro que el ruido viene o del mismo amplificador del filtro pasa bajas, o del circuito de alimentación, o de la toma de tierra que es bastante probable que no la tenga muy bien montada.