Ваш АЦП (L-502) планируем использовать для тестирования нашего ЦАП.
ЦАП имеет 16-ть каналов с общей аналоговой землёй, выходное напряжение ЦАП ± 10В.
подключили согласно приложения В.1.  следующим образом:
- аналоговые выходы ЦАП подключили ко входам АЦП Х1-Х16 (контакты 1-16 выходного разъёма АЦП);
- аналоговые входы АЦП Y1-Y16 (контакты 35-20 выходного разъёма АЦП) соединили с аналоговой землёй AGND (контакт 17 выходного разъёма АЦП);
- аналоговые земли ЦАП объединили и соединили с аналоговой землёй AGND (контакт 17 выходного разъёма АЦП);
- контакт 36 выходного разъёма АЦП (GND32) соединили с аналоговой землёй AGND (контакт 17 выходного разъёма АЦП);
- каждый канал ЦАП подключен к каналу АЦП витой парой в экране, экраны объединены и подключены к земле (не аналоговой) со стороны  ЦАП;
- длина кабелей - 1 м.
В итоге наблюдали большие шумы:
- при подаче на АЦП напряжения 0В шумы были в диапазоне от -40мВ до +10 мВ. и усреднённое считанное с АЦП за 1000 измерений напряжение никак нулю не равнялось;
- даже при подаче на вход АЦП аналоговой земли AGND (контакт 17 выходного разъёма АЦП) с АЦП считывается значение 10мВ;
- при подаче  на вход АЦП напряжения +10В или -10В амплитуда шумов достигает ±100мВ.
Естественно, что при таких показателях тестировать АЦП с дискретностью 0,3мВ категорически не возможно.
Что посоветуете?

Здравствуйте Виктор.
Я подробно посоветую, только сначала прошу доопределить Вашу задачу измерения:
1. Какие электрические свойства выходов Вашего  ЦАП:
- Используемый диапазон выходных напряжений ± 10В?
- Выходное сопротивление и его зависимость от частоты?
- Верхняя граница полосы частот полезного сигнала? Или речь идёт воспроизведении напряжения постоянного тока?
- Аналоговая земля ЦАП изолирована или заземлена на стороне ЦАП? Если не изолирована, то с чем электрически связана?   
(если не знаете этих параметров, то дайте ссылку на документацию на ЦАП)
2. Что и как нужно измерять с помощью L-502:
- В каком диапазоне напряжений?
- Что требуется измерять (постоянное, переменное напряжение, спектральные характеристики и пр... )?
- С какой минимальной частотой сбора данных по каждому каналу?
- Какую погрешность измерения постоянного (или переменного)  напряжения требуется обеспечить?
- 16 каналов измерения? 
3. Модификация L-502 у Вас c гальваноразвязкой?
4. Характеристики ПК, где установлен  L-502:
- Стационарный системный блок с питанием от сети ~220V или с питанием от аккумулятора? Куда заземлён корпус системного блока?
5. Характеристики измерительной системы:
- Какого рода оборудование входит в Вашу измерительную систему? Куда оно заземлено? Имеются ли рядом расположенные источники электромагнитных полей? Какие условия эксплуатации?

Я так понимаю, что Ваша плата L-502 уже находится у нас в ремонте?

Я видел сопроводительное письмо на некую плату L-502, пришедшую в ремонт, с кратким описанием аналогичных проблем.
Из письма (ровно как и из сообщения http://www.lcard.ru/forums/viewtopic.ph … 29#p62129) не следует, что L-502 неисправна, а следуют возможные технические проблемы подключения (я задал дополнительные вопросы выше, чтобы выдать рекомендации точнее). Но если речь идёт о одном и том же экземпляре L-502, то сначала я буду ждать результаты тестирования от нашей ремонтной службы, поскольку обращение в техподдержку  "ПРОБЛЕМЫ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ АЦП" и передача в ремонт  - это разные темы, заниматься которыми возможно только в порядке поступления запросов, но не одновременно...

Александр, здравствуйте!
Да, речь идёт о той плате L-502, что у Вас в ремонте.
Далее отвечаю на ваши вопросы:
1. - Используемый диапазон выходных напряжений от -10В до +10В.
- Выходное сопротивление от частоты не зависит.
- Речь идёт воспроизведении напряжения постоянного тока.
- Аналоговая земля ЦАП изолирована и ни  с чем электрически не связана.   
2.- Диапазоне напряжений от -10В до +10В
- Требуется измерять постоянное напряжение.
- Частота опроса каждого канала - 10 мсек. Пробовали увеличить это время- не помогло.
- Погрешность измерения постоянного напряжения не более 0,3мВ.
- Каналов измерения - 16.
3. Модификация L-502 у нас без гальванической развязки.
4. Характеристики ПК, где установлен  L-502:
- Стационарный системный блок с питанием от сети ~220V. Корпус системного блока заземлён через стандартный трёхполюсный кабель питания.
5. В состав измерительной системы входит  стационарный системный блок с установленным в него АЦП и блок с установленным в него ЦАП. Блок с ЦАП имеет болт заземления и плюс заземлён через стандартный трёхполюсный кабель питания.
Рядом расположенных источников электромагнитных полей нет. Условия эксплуатации - лабораторные.

Да именно эта плата.

Виктор, Вашу плату протестировали и, как я и предполагал, она полностью исправна.
Исходя из того, что Вы написали, замечания и рекомендации следующие:

1. Вы используете подключение "с общеё землёй" (при этом, как настраиваете L-502? - не сообщаете). Тем не менее, для обеспечения качества подключения L-502 подключать следует цепи Xi и Yi витыми парами дифференциально (Yi соединить на аналоговую землю ЦАП , Xi-на выходы ЦАП). Экран кабеля в Вашем случае целесообразно использовать для цепи AGND от L-502 до аналоговой земли ЦАП  (цепи Yi и AGND на стороне L-502 не соединять!). Но Вы используете L-502 без гальваноразвязки, поэтому следует особо озаботиться отсутствием сквозных токов по цепи AGND между  L-502 и аналоговой землёй  (причина этих постоянных или импульсных токов может быть разность потенциалов между корпусом ПК и аналоговой землёй Вашего ЦАП). Экран кабеля (общий или индивидуальный для каждой пары) желательно иметь ленточный, а не плетёный.
В этом п.1. я сфомулировал технические условия оптимальной работы L-502 в однокальном режиме. И с проверки работы данной измерительной системы в однокальном режиме следует начать! В частности, полученный спектр сигнала в однокальном режиме при максимальной частоте сбора данных (2 МГц) даст Вам сразу ценную информацию о частотах влияющих помех, об их уровнях и путях распространения ( общую методику читайте в http://www.lcard.ru/download/articles/o … nr_adc.pdf ).  После устранения всех технических причин, ухудшающих спектр сигнала в одноканальном режиме на максимальной частоте сбора данных, далее для эксперимента следует поставить максимальное усреднение отсчётов L-502 для проверки погрешности измерения по напряжению постоянного тока.  Скажу сразу, что Ваши ожидания "погрешности измерения постоянного напряжения не более 0,3 мВ" на диапазоне ±10 В являются сильно завышенными вследствие заявленной для L-502  "основной приведённой к диапазону погрешности измерения постоянного напряжения ±0,05 %). Далее, для на проверки многоканального режима переходим к п.2.

2. В многоканальном режиме входной коммутатор L-502 работает в динамике, создавая коммутационный эффект, описанный в  http://www.lcard.ru/download/articles/distortions.pdf . Согласно данной методики, без использования усреднения L-502 следует подобрать такую максимальную частоту коммутации L-502, при которой межкнальное прохождение, вызванное коммутационным эффектом, не оказывает существенного влияния на измерения. Проверено, что при сопротивлении источника сигнала 50 Ом в широкой полосе частот за минимальный период коммутации 500 нс (при максимальной частоте сбора 2 МГц) коммутационный процесс в измерительной цепи L-502 успевает установиться, не вызывая существенного межканального прохождения. В Вашем случае, при неизвестном (Вы не сообщаете) выходом сопротивлении источников сигнала и волновом сопротивлении кабеля, в кабеле может значительное время (по сравнению с 500 нс)  присутствовать неустановившийся процесс, вызывая межканальное прохождение в каналах АЦП, которое с уменьшением частоты коммутации должно уменьшаться. Проверку влияния коммутационного эффекта целесообразно делать в 2-х канальном режиме.

3. При настройке параметров на штатный 16-канальный дифференциальный режим следует учесть время, отводимое на установление сигнала (для Вашего испытанного в п.1, п.2 подключения), а остальное время цикла сбора данных c одного канала L-502 использовать для усреднения. Эксперименты с данными настройками L-502 целесообразно  проводить  в ПО L-Card lqmeasstudio, которое поддерживает полный функционал штатных программных настроек L-502.

4. Добавлю, что если выход ЦАП -   50 Ом, то можно достичь оптимального согласования и одновременно симметрирования витой пары с волновым сопротивлением 100 Ом, если на стороне ЦАП в цепях Yi последовательно включить резисторы 50 Ом.  Электрофизически этот качественный случай подключения будет соответствовать одностороннему согласованию длинной линии на стороне источника, при котором энергия волны коммутационного процесса уйдёт в тепло на стороне источника и не отразится в обратную сторону. Симметрирование дифференциального подключения дополнительно улучшает соотношение сигнал/шум наряду с остальными мерами (собственно 3-точечное дифф. подключение, экранирование, согласование, и т.д.).

1.Мы подключали один канал по дифференциальной схеме, результата это не дало. Подключали аналоговую землю согласно приведённой Вами методики,
разброс считываемых напряжений с АЦП составил от -40мВ до +10мВ. Подключали батарейку напряжением 7В, погрешность считываемых напряжений с АЦП составил от -100мВ до +70мВ. При подаче с ЦАП -10В или +10В погрешность считываемых напряжений с АЦП составил от -100мВ до +100мВ.
Что никак не вписывается в ±0,05 %. И потом, Ваш АЦП заявлен как 16-ти разрядный, а работает как 10-ти разрядный. нас это никак не устраивает.   
2. В качестве ЦАП мы используем микросхему AD5754BREZ  с выходным сопротивлением постоянному току 0,5 Ом. Тип используемого кабеля  UNITRONIC LiHCH 0037 402 2 Х 0,25. Ёмкость кабеля - 120 пФ/км., индуктивность - 0,65 мГн/км. длина кабеля 1 м. о каком волновом сопротивлении речь?
3. до 16-ти канального режима не дошли, потому что и на одном канале ожидаемых данных не получили.

Виктор.
- Вы можете подключить заглушку ко входу L-502 (все сигналы коротко соединены кроме выходов ЦАП) и убедиться, что собственные шумы и напряжение смещения нуля не противоречат заявленной погрешности АЦП.. В частности, согласно приведённым на сайте данным а диапазоне +-10 В при Куср=128 получите уровень шума 40 мкВ (СКЗ). Замечу, что для заглушки плата клеммников не годится. Используйте паяную заглушку на основе разъёма DB-37F.

Я проверил: У этой фирмы в русскоязычном каталоге ошибка. Там должно быть  С=120 нФ/км (провод-провод)  и  L=0,65 мГн/км. Волновое сопротивление:
Z = квадратный корень (L/C) = 73,6 Ом

- Значит, для согласования с витой парой 73,6 Ом потребуются последовательно включенные резисторы по 36 Ом в цепях Xi и Yi на стороне источника сигнала.

Виктор, воспользоваться или нет моими рекомендациями по оптимальному подключению и настройкам с осмысленной последовательностью действий? - это Ваше решение.

Я посмотрел даташит AD5754BREZ. Там всё очень непросто с метрологической точки зрения.
1. Если Вы пытались к его выходу напрямую (без согласующего резистора) подключить кабель, то это уже некорректно, поскольку  его собственная Glitch Energy (короткие импульсы с его выхода при смене кода) гуляла по несогласованному кабелю  - это могло вызывать резонансные всплески.
2. Собственный выход AD5754BREZ обладает  зависящим от кода нелинейным выходным сопротивлением. Об этом свидетельствует в даташите излом кривых (в зоне малых токов) на Figure 26. Output Source and Sink Capability. Это означает, что помехи (любого просхождения) могут детектироваться на нелинейном выходном сопротивлении, вызывая смещение постоянной составляющей измеряемого напряжения.
3. Скорость нарастания  3.5 V/µs выхода говорит о том, что выход достаточно низкочастотный, и выходное сопротивление на мегагерцах у него наверняка резко растёт (это не нормировано в даташите). Об этом же готовит то, что у него  шум нормирован в полосе 100 кГц, и наверняка шумы выше 100 кГц будут расти.

Таким образом у Вашего источника сигнала полоса частот не ограничена (и не нормирована) сверху. Несмотря на то, что L-502 можно настроить так, чтобы каждый отсчёт являлся результатом усреднения до 128 сырых отсчётов, снятых АЦП на частоте 2 МГц, но тем не менее, в широкую полосу частот пропускания сырых отсчётов L-502 будет напрямую попадать Glitch Energy от Вашего ЦАП, и никто не гарантирует, что среднее значение этих помех от ЦАП будут нулевым, например, в ситуации, когда частоты преобразования АЦП и ЦАП окажутся близко к кратным значениям. В Вашей схеме измерения с применением L-502 явно не хватает аналогового ВЧ-фильтра, времени установления которого бы хватало между периодами переключения коммутатора L-502 (при этом, частоту коммутации L-502 нужно настроить на минимум).

Если бы на этапе выбора оборудования был бы сформулирован простейший вопрос, какой АЦП от L-Card лучше применить для решения задачи измерения постоянного напряжения от 16-ти выходов AD5754BREZ, то ответ бы был:
LTR114, например, в крейте LTR-U-1 или LTR-EU-1. Поскольку LTR114 специализирован для задач измерения постоянного напряжения.

Отредактировано Гарманов Александр (17.10.2017 08:41:50)

Если бы речь шла о том, что, требуется погрешность измерений существенно меньшая, чем ±0,05 %, то да, L-502 может быть и не является оптимальным вариантом. Но ведь вопрос состоит в том, что результаты измерений у пользователя получаются какие-то совершенно несуразные.
Виктор, сообщите пожалуйста, каким софтом пользуетесь для снятия показаний с L-502?

То, что результаты - несуразные, и ±0,05 % с L-502 можно вполне получить - это я подтверждаю. Возможные причины несуразности пытался изложить выше...

Александр,
то, что ты рекомендуешь для проверки смещения и собственных шумов, мы делали. Фото заглушки в скрытом тексте ниже.

О результате я Вам писал: при многократном считывании с дискретностью 10мсек считанные значения были в диапазоне от -40мВ до +10мВ.
Ничего другого мы попробовать не можем, так как модуль у Вас на ремонте. Если мы к Вам приедем, Вы можете показать всё о чём нам писали на этом модуле?

Пробовали с разным и с Вашим и с нашим.

Да, конечно, сможем показать. Согласуйте, пожалуйста, дату и время своего визита с нашим отделом продаж. Сошлитесь на эту тему.

Подытоживая визит Виктора:
1. Соответствие метрологических характеристик L-502 заявленным было продемонстрировано.
2. Рекомендации по оптимальному подключению и настройкам L-502 были даны.