แอมป์วัดแรงบิดของบอร์ด (น่าเสียดาย!)

นี่มันยากมาก - แต่ก็ค่อนข้างง่าย ใครบ้างมีประสบการณ์กับการบิดบอร์ดที่มีผลต่อวงจรของคุณหรือไม่?

เรามีการออกแบบบอร์ดที่ควรจะวัดโหลดเซลล์ ในที่สุดเราได้ติดตามความผิดพลาดของความแม่นยำของระบบจนถึงแอมป์ IC เมื่อเราบิดบอร์ดแอมป์ IC เปลี่ยนเอาต์พุต

_

เพิ่ม RM:

วงจร:

เอกสารข้อมูลที่นี่

กำไรคือ 100,000 / R7 = ~ 454.5 ตามแผ่นข้อมูล p15

ฉันได้รับ + ​​80mV เมื่อฉันบิดบอร์ดจากมุมทั้งสี่ ฉันใช้ปริมาณการบิดที่ฉันใช้เพื่อปลดล็อครถของฉันด้วยกุญแจรถของฉัน ฉันได้ -80mV เมื่อบิดไปทางอื่น ปริมาณการบิดเป็นสัดส่วนกับความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าขาออก

หรือถ้าฉันพูดความดันดินสอทั่วไปที่ด้านบนของ IC ฉันจะได้ + 20mV นี่คือมุมที่ละเอียดอ่อนที่สุดของ IC ใกล้กับพิน 1

เพื่อแยกวงจรแอมป์ฉันได้ตัดวงจรอินพุทและตัดวงจรอื่น ๆ ออกจากนั้นเพื่อให้สิ่งที่คุณเห็นในแผนภาพคือสิ่งที่เรากำลังทดสอบด้วย

ผมติดอยู่. หลักการฟิสิกส์อะไรที่ทำให้เกิดสิ่งนี้ ฉันจะป้องกันได้อย่างไร

หมายเหตุ:

1. นี่เป็นความผิดพลาดของระบบไม่ใช่ความผิดปกติของบอร์ดเดียว มันเกิดขึ้นบนกระดานทั้งหมดของเรา
2. ฉันลองบัดกรีพินอีกครั้ง นั่นไม่ใช่ปัญหา
3. มันไม่ใช่ตัวต้านทานเกน R7 ฉันวางสายยาว ๆ เพื่อทดสอบเกลียวแยกกัน การบิดมันไม่ได้สร้างความแตกต่างเลย
4. ตัวต้านทาน R7 คือ 220 โอห์มซึ่งเท่ากับแอมป์ที่ได้ 456
5. รางจ่ายไฟ AVdd วัดค่าคงที่ที่ 3.29V
6. IC เป็น AD623ARM มาตรฐานอุตสาหกรรม (แพ็คเกจ uSOIC)
7. สำหรับผู้ที่ต้องเห็นจริง ๆ นี่คือกระดาน - แม้ว่าฉันกลัวว่ามันจะเลี้ยงปลาเฮอริ่งแดงมากกว่าคำตอบ:

มีเอฟเฟกต์ที่รู้จักเช่นนี้ซึ่งจำเป็นต้องนำมาพิจารณาสำหรับวงจรที่มีความแม่นยำสูง การไล่ระดับสีด้วยความร้อนยังสามารถมีผลกระทบ, การวางแนวองค์ประกอบข้ามหรือตามความเครียดและการไล่ระดับสีความร้อนเป็นต้น

แน่นอนว่าเราต้องคาดเดาบางอย่างเพราะเราไม่รู้ว่าอะไรอยู่ในแพ็คเกจอย่างน่าอัศจรรย์ แต่การคาดเดาที่มีการศึกษาก็คือว่าความตายนั้นมีความผูกพันกับยูเทคติกหรือติดกาวอย่างแน่นหนาไปจนถึงก้นบรรจุภัณฑ์ แพคเกจ SOIC ขนาดเล็กนั้นใช้งานไม่ได้ (เช่นแข็ง) ดังนั้นความเค้นจึงแปลโดยตรงไปยังพื้นโพรงบรรจุภัณฑ์โดยตรงจากนั้นผ่านเข้าไปในตัวยึด Si ความเครียดสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของศรีโดยส่งผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน / หลุมและศรีได้รู้จักการต้านทานแบบเพียโซ (ผ่านผลกระทบที่คล้ายกันของการเปลี่ยนแปลงขัดแตะ)

ในความเป็นจริง Intel ใช้ความเครียดที่มีการแปลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ PMOS ทรานซิสเตอร์ที่โหนดกระบวนการบางอย่าง ในการกำหนดวงจรความแม่นยำในซิลิโกขอแนะนำให้แอมพลิฟายเออร์ที่มีความละเอียดอ่อนในศรีไม่ได้มีชั้นโลหะเหนือพวกเขาเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ไม่ได้รับผลกระทบในทางลบ (แต่นี่เป็นปัญหาการจับคู่)

เพื่อทดสอบสมมติฐาน: ฉันแนะนำให้ desoldering แอมป์แล้วแนบ stubs สั้น ๆ ของ PTH (ตัวต้านทานจะทำงาน) นำไปสู่การยกแพคเกจขึ้นจาก PCB เพื่อให้ความเครียดไม่ได้แปลเป็นแพคเกจ เมื่อคุณเล่นซอกับสิ่งนี้และยิงมันอีกครั้ง คุณควรเห็นการเปลี่ยนแปลงและดังนั้นจึงเป็นการตรวจสอบ ใช้ "ขา" ใหม่เป็นสมาชิกที่เข้ากันได้ หรือใช้ประสานประสานถ้าคุณต้องการที่จะดำเนินการออกไปจริงๆ

การแก้ปัญหา? ส่วน DIP รุ่นเดียวกันจะมีปัญหาน้อยลงเนื่องจากโอกาสในการขายเป็นไปตามข้อกำหนด ในกรณีนั้นอาจใช้การใช้สารประกอบความร้อนที่เป็นไปตามแพคเกจเพื่อรับความร้อน

คุณควรพิจารณาการออกแบบบอร์ดของคุณเป็นปัจจัยสนับสนุน บางทีการใช้ตัวควบคุมความแข็ง (ในการออกแบบที่มีอยู่) เป็นแบบทดสอบจะช่วยกำจัด / ศึกษาปัญหา ฉันต้องการ epoxy ที่แข็งทื่อของ FR4 (ที่ขอบ) เพื่อดู

คุณมีขนาดใหญ่พอสมควรใน op-amp 80mV ที่คุณเห็นสอดคล้องกับประมาณ 100uV ในอินพุต! ทุกสิ่งที่คุณทำซึ่งเพิ่ม 0.1mV เป็นพิเศษในอินพุตจะอธิบายการสังเกตของคุณ แม้แต่การแตะกระดานในที่ผิดก็อาจทำได้

คำตอบง่ายๆคือ "อย่าบิดบอร์ด" ติดตั้งในลักษณะที่ไม่เป็นปัญหาอาจเป็นมุมเดียว

ฉันอยากรู้. คุณเห็นปัญหาแบบคงที่หรือปัญหาแบบไดนามิกหรือไม่ การติดตั้งบอร์ดเป็นสิ่งที่ไม่ควรเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป อินพุตออฟเซ็ต (ถ้าเป็นแบบนี้) ที่คุณเห็นเมื่อบิดบอร์ดให้อยู่ในสเป็คสำหรับ AD623 ที่ได้รับนี้ หาก STATIC 80mV บนเอาต์พุตเป็นปัญหาที่นี่แสดงว่าคุณระบุชิปผิด นั่นไม่ใช่การบอกว่าคุณคาดหวังว่าการแทรกแซงทางกลเพื่อเปลี่ยนออฟเซ็ตอินพุตแน่นอนว่าคาดว่าออฟเซ็ตแบบคงที่ของขนาดนี้กับ IC นี้

คำตอบอื่น ๆ บางคำมีคำแนะนำที่ดี แต่นี่เป็นอีกคำตอบหนึ่ง เมื่อฉันได้ยินว่าความเครียดทางกายภาพกำลังเปลี่ยนประสิทธิภาพของวงจรฉันก็สงสัยตัวเก็บประจุบนกระดานทันที ตัวเก็บประจุมีความไวสูงต่อความเครียดและสามารถเหนี่ยวนำสัญญาณเข้าสู่วงจรที่มีความแม่นยำเช่นนี้เนื่องจากความเครียดหรือการสั่นสะเทือน

อย่างไรก็ตามวงจรของคุณตามที่วาดไว้ไม่มีตัวเก็บประจุใด ๆ ในสถานที่ที่พวกเขาควรจะสามารถทำได้

ทำให้ฉันคิดว่ามีตัวเก็บประจุบางตัวในวงจรของคุณที่คุณไม่ได้วาด

สิ่งที่อยู่ในใจคือกาฝากระหว่างอินพุตของเครื่องขยายเสียง (หมุด 2 และ 3) และพลังงานใกล้เคียงหรือระนาบกราวด์ เป็นเรื่องธรรมดาที่จะวางช่องเปิดในระนาบพลังงานและภาคพื้นดินด้านล่างโหนดความต้านทานสูง ๆ ในวงจรที่มีความแม่นยำเช่นนี้ ในกรณีของ AD623 อินพุตนั้นมีความต้านทานอินพุตเทียบเท่าประมาณ 2 Gigohm และคุณยังได้รับอัตราขยายสัญญาณสูง (ต่างจากกัน) บนหมุดเหล่านั้น

หากคุณไม่ได้ตัดกำลังไฟ / กราวด์ออกจากด้านล่างหมุด AD623 ของคุณ (และทองแดงใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับพวกเขา) ความเครียดของบอร์ดจะเปลี่ยนค่าของความจุของกาฝากทำให้ประจุเคลื่อนที่ไปและฉันอาจจินตนาการว่าการสร้าง ชนิดของสัญญาณออฟเซ็ตที่คุณเห็น

สมมติฐานนี้ค่อนข้างมีความเป็นไปได้น้อยกว่าเนื่องจากคุณกำลังทดสอบด้วยหมุดอินพุตที่ย่อมาด้วยกัน แต่ฉันจะตรวจสอบว่าปัญหาอื่น ๆ ไม่สามารถพิสูจน์ได้

ตกลงให้ฉันสรุป คำตอบคือ 'เอฟเฟกเกจเกจวัดความเครียด' หรือผลของความเค้นของซิลิกอนที่มีต่อการเคลื่อนที่ดูเหมือนจะถูกต้อง ผลของความเค้นที่มีต่ออินพุตนั้นคูณด้วยผลคูณของแอมป์

ฉันได้นำแพ็กเกจออกจากบอร์ดอย่างสมบูรณ์และทดสอบโดยไม่ต้องใช้บอร์ดโดยการเดินสายนำไปสู่กล่องบรรจุขนมปัง ความเครียดบนชิปเพียงอย่างเดียวยังคงมีผลเช่นเดียวกัน

การทดสอบเพิ่มเติมของฉันแสดงให้เห็นว่าแพคเกจ uSOIC ที่ฉันใช้อยู่นั้นแย่ลงประมาณ 10 เท่า (อ่อนไหวต่อความเครียด) มากกว่าแพคเกจ DIP สิ่งนี้สอดคล้องกับความแปรปรวนที่ระบุของแผ่นข้อมูลสำหรับชิ้นส่วน uSOIC ฉันคิดว่าฉันสามารถใช้ SOIC หมุนบอร์ดถัดไปมาตรฐาน

เพื่อนของฉันบางคนให้คำตอบสองข้อต่อไปนี้ซึ่งฉันจะรวมไว้เพื่อการอ้างอิง:

[เกร็กบาวเออร์]: ฉันสงสัยว่านี่เป็นเพราะการเสียรูปของ IC (อย่างที่คุณไม่ต้องสงสัย) ซึ่งส่งผลให้เครื่องวัดความดันเทียบเท่าหรือปฏิกิริยาของเครื่องวัดความเครียดในซิลิคอนของปลายด้านหน้าของเครื่องขยายเสียง ในขณะที่แอมป์จะมีอินพุตที่แตกต่างกันของมันเองมีผลกระทบใด ๆ ที่ไม่สมดุลที่อินพุตนั้นจะทำให้เกิดความแปรปรวนในแรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ตอินพุตซึ่งจะถูกขยายแล้ว (โดย open loop gain?)

ฉันอาจต้องคิดเรื่องนี้อีกเล็กน้อย

ฉันรู้ว่าในสมัยก่อนเมื่อเซมิคอนดักเตอร์เป็นหินและไดโนเสาร์ครองราชย์ว่าถ้าคุณกดดันชิ้นซิลิกอนใน 2N3055 หรือแอมป์ LM301 op คุณได้รับผลกระทบที่น่าสนใจ - ในความเป็นจริงคลื่นเสียงที่ชี้ไปที่โลหะโรงเรียนเก่า เมื่อถอดฝาออกจะหยิบมาเหมือนไมโครโฟนที่น่าสงสารมาก ๆ (กำลังเล่นกับแอมป์สหกรณ์เหล่านี้ในปี 1976)

[Gary Anderson]: ดูเหมือนว่าคุณกำลังใช้งานเครื่องขยายเสียงของคุณเป็นเกจวัดความเครียด เมื่อคุณบิดบอร์ดคุณจะต้องบิดแอมพลิฟายเออร์ซึ่งจะทำให้ตัวต้านทานภายในแอมป์เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย การแกว่ง 80mV นั้นอยู่ในข้อกำหนดสำหรับส่วนนี้ (แรงดันออฟเซ็ตอินพุต 200µV คูณ 454 = 90mV)

คุณมีปัญหากับการโค้งงอของบอร์ดในแอปพลิเคชันหรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้นคุณอาจจำเป็นต้องกำหนดเส้นทางสล็อตในบอร์ดของคุณเพื่อทำลายส่วนที่บอบบาง ที่ดีที่สุดที่จะไม่งอบอร์ด

คุณไม่สามารถคาดหวังว่าจะทำการทดสอบที่สมเหตุสมผลด้วย AD623 ที่กำหนดค่าไว้ในแผนภาพวงจรของคุณ แม้ว่าคุณจะมีการป้อนข้อมูลเข้าด้วยกันสั้น ๆ พวกเขาจำเป็นต้องมีความสามารถในการ "ปล่อย" อินพุตไบอัสกระแสของพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับพื้น: -

ฉันไม่ได้บอกว่าวงจรการทำงานจริงของคุณเป็นปัญหาในพื้นที่นี้ - เพียงแค่ตั้งค่าการทดสอบของคุณ อย่างไรก็ตามหากวงจร "ที่เหมาะสม" ของคุณไม่มีส่วนประกอบที่สามารถลบกระแสไบแอสเหล่านี้คุณจะมีปัญหาเหล่านี้