L'amplificatore misura la rotazione della scheda (purtroppo!)

Bene, questo è un duro - anche se abbastanza semplice. Qualcuno ha esperienza con il twist della scheda che influenza il tuo circuito?

Abbiamo un design della scheda che dovrebbe misurare una cella di carico. Abbiamo finalmente rintracciato un errore di precisione del sistema fino all'IC amplificatore. Quando giriamo la scheda, l'amplificatore IC cambia la sua uscita.

_

RM aggiunto:

Circuito:

Scheda tecnica qui

Il guadagno è 100.000 / R7 = ~ 454.5 secondo la scheda tecnica p15.

Ottengo + 80mV quando giro la scheda dai suoi 4 angoli. Sto usando la quantità di torsione che uso per sbloccare la mia auto con la chiave della mia macchina. Ottengo -80mV quando giro dall'altra parte. La quantità di torsione è proporzionale alla varianza nella tensione di uscita.

In alternativa, se metto, diciamo, la tipica pressione della matita sulla parte superiore dell'IC, ottengo + 20mV. Questo è l'angolo più sensibile dell'IC vicino al pin 1.

Per isolare il circuito dell'amplificatore, ho cortocircuitato il suo ingresso e ho disconnesso altri circuiti da esso in modo che ciò che vedi nel diagramma sia ciò con cui stiamo testando.

Sono bloccato. Quale principio di fisica potrebbe causare questo? Come posso prevenirlo?

Appunti:

1. Questo è un errore di sistema, non un errore a scheda singola . Succede su tutte le nostre schede.
2. Ho provato a ri-saldare i pin. Non è questo il problema.
3. Non è la resistenza di guadagno R7. L'ho messo su cavi lunghi per testare la sua svolta separatamente. Torcendolo non fa alcuna differenza.
4. Il resistore R7 è di 220 ohm che equivale a un guadagno dell'amplificatore di 456
5. La guida di alimentazione, AVdd, misura stabilmente a 3,29 V.
6. L'IC è lo standard di settore AD623ARM (pacchetto uSOIC)
7. Per coloro che devono davvero vederlo, ecco il tabellone - anche se temo che aumenterà più aringhe rosse che risposte:

Esistono effetti noti come questo che devono essere presi in considerazione per i circuiti ad alta precisione. I gradienti termici possono anche avere effetti negativi, orientamento dei componenti attraverso o lungo stress e gradienti termici ecc.

Ovviamente dobbiamo fare delle ipotesi perché non possiamo magicamente sapere cosa c'è nel pacchetto. Ma un'ipotesi istruita è che il dado sia o eutettico o incollato molto rigidamente sul fondo della cavità del pacchetto. Un piccolo pacchetto SOIC è molto non conforme (cioè rigido), quindi le sollecitazioni si traducono direttamente nel pavimento della cavità della matrice del pacchetto e quindi attraverso l'attacco della matrice nel substrato Si. Lo stress può influenzare negativamente le prestazioni di Si influenzando la mobilità elettrone / buco e Si ha una resistenza piezoelettrica (attraverso effetti simili di cambiamenti reticolari).

In effetti Intel utilizza stress localizzato per aumentare le prestazioni dei transistor PMOS in alcuni nodi di processo. Per la realizzazione di circuiti di precisione in silico si raccomanda che gli amplificatori sensibili in Si non abbiano strati di metallo su di essi in modo tale che i transistor non siano influenzati negativamente. (ma qui è un problema corrispondente).

per testare l'ipotesi: raccomando di dissaldare l'amplificatore, e quindi di collegare brevi matrici di PTH (la resistenza funzionerebbe) porta a sollevare il pacchetto dal PCB in modo che lo stress non si traduca nel pacchetto. Una volta che hai armeggiato con questo e riacceso. Dovresti vedere un cambiamento e quindi una verifica. Usa le nuove "gambe" come membri conformi. Oppure usa la treccia per saldatura se vuoi essere davvero portato via.

Soluzioni? una versione DIP della stessa parte avrà meno problemi perché i lead sono conformi. In tal caso, è possibile utilizzare un composto termico conforme sotto la confezione per ottenere il calore.

Dovresti anche considerare il design della tua scheda come un fattore che contribuisce. Forse eseguire irrigidimenti (nel progetto esistente) come test aiuterà a eliminare / studiare il problema. Vorrei epossidicamente pezzi più rigidi di FR4 (sul bordo) solo per vedere.

Hai un guadagno abbastanza grande sull'amplificatore operazionale. L'80mV che vedi corrisponde a circa 100uV sull'ingresso! Qualunque cosa tu faccia che mette un ulteriore 0,1mV su un ingresso spiegherà la tua osservazione. Anche solo toccare la tavola nel posto sbagliato potrebbe farlo.

La semplice risposta è "non torcere la scacchiera". Montalo in un modo che non sia questo il problema, forse ad un angolo.

Sono curioso. Stai riscontrando un problema statico o dinamico? Montare una scheda è una cosa statica, che non dovrebbe cambiare nel tempo. L'offset di input (se è quello che vedi) che vedi quando giri la scheda rientra nelle specifiche dell'AD623 a questo guadagno. Se un 80mV STATICO sull'uscita è un problema qui, hai ipotizzato il chip sbagliato. Questo non vuol dire che ti aspetti un intervento meccanico per modificare l'offset di ingresso, ovviamente, semplicemente che con questo IC è previsto un offset statico di queste dimensioni.

Alcune delle altre risposte hanno dei buoni suggerimenti, ma eccone un'altra. Quando sento che lo stress fisico sta cambiando le prestazioni di un circuito, sospetto immediatamente i condensatori sulla scheda. I condensatori sono notoriamente sensibili alle sollecitazioni e possono facilmente indurre segnali in circuiti di precisione come questo a causa di sollecitazioni o vibrazioni.

Tuttavia, il circuito disegnato non contiene condensatori in posizioni in cui dovrebbero essere in grado di farlo.

Questo mi fa pensare che ci siano dei condensatori nel tuo circuito che non hai disegnato.

Quello che viene in mente è il parassita tra gli ingressi dell'amplificatore (pin 2 e 3) e qualsiasi piano di potenza o terra nelle vicinanze. È pratica comune posizionare le aperture nei piani di potenza e di terra sotto qualsiasi nodo ad alta impedenza in un circuito di precisione come questo. Nel caso dell'AD623, gli ingressi hanno circa 2 Gigohm di resistenza equivalente in ingresso e stai anche applicando un elevato guadagno a qualsiasi segnale indotto (in modo diverso) su quei pin.

Se non hai interrotto l'alimentazione / la terra da sotto i tuoi pin di ingresso AD623 (e qualsiasi rame collegato ad essi), lo stress della scheda cambierà il valore della capacità parassita, causando il movimento della carica, e potrei immaginare questo creando il tipo di segnali offset che stai vedendo.

Questa ipotesi è in qualche modo meno probabile che sia corretta, dato che stai testando con i pin di input in corto insieme, ma lo controllerei se gli altri problemi non si dimostrano.

Ok, lasciami riassumere. Le risposte sull'effetto "estensimetro" o sull'effetto dello stress del silicio sulla mobilità sembrano essere corrette. L'effetto dello stress sugli ingressi viene moltiplicato per il guadagno dell'amplificatore.

Ho rimosso completamente il pacchetto dalla scheda e l'ho testato senza una scheda collegando i cavi da esso a un panino. Lo stress sul chip da solo ha ancora lo stesso effetto.

I miei ulteriori test mostrano che il pacchetto uSOIC che sto usando è circa 10 volte peggiore (più sensibile allo stress) rispetto al pacchetto DIP. Ciò è coerente con la varianza specificata nel foglio dati per la parte uSOIC. Penso di poter usare un giro SOIC standard sul board successivo.

Alcuni dei miei amici hanno fornito le seguenti due risposte che includerò come riferimento:

[Greg Bauer]: Mi chiedo se ciò sia dovuto a una deformazione dell'IC (come stai senza dubbio pensando) che si traduce in una reazione equivalente del manometro o dell'estensimetro nel silicio della parte frontale dell'amplificatore. Poiché l'amplificatore avrà i propri ingressi differenziali, qualsiasi effetto che sbilancia quell'ingresso causerà una varianza nelle tensioni di offset dell'ingresso che vengono poi amplificate (dal guadagno ad anello aperto?) E poi all'uscita.

Potrei doverci pensare un po 'di più.

So che ai vecchi tempi in cui i semiconduttori erano rocce e dinosauri regnava che se facevi pressione sul pezzo di silicio in un amplificatore operazionale 2N3055 o LM301 hai ottenuto alcuni effetti interessanti - in effetti un'onda sonora puntata su una lattina di metallo della vecchia scuola LM301 con il coperchio rimosso si raccoglieva come un microfono molto molto incredibilmente molto scarso (stava suonando con questi amplificatori operazionali nel ~ 1976).

[Gary Anderson]: Sembra che tu stia facendo funzionare il tuo amplificatore come estensimetro. Quando si gira la scheda, si torce anche il dado dell'amplificatore, causando lievi cambiamenti nei resistori all'interno dell'amplificatore. Le oscillazioni di 80mV rientrano nelle specifiche di questa parte. (Tensione di offset di ingresso 200µV per tempi 454 = 90mV.)

Hai un problema con la piegatura della scheda nella sua applicazione? In tal caso, potrebbe essere necessario instradare gli slot nella scheda per eliminare le parti sensibili. Meglio non piegare la tavola.

Non puoi aspettarti di fare un test sensato con l'AD623 configurato nello schema elettrico. Sebbene gli ingressi siano in cortocircuito insieme, devono avere la capacità di "rilasciare" le rispettive correnti di polarizzazione degli ingressi a terra: -

Non sto dicendo che il tuo vero circuito di lavoro sia problematico in quest'area - solo la tua configurazione di prova. Tuttavia, se il tuo circuito "corretto" non ha componenti in grado di rimuovere queste correnti di polarizzazione, avrai questo tipo di problemi.