地的浅谈

　　最近在做一个AD采集的项目，通过这个项目有一点心得和体会，拿来与大家分享，希望大家能少走弯路，由于水平有限，出错在所难免，希望各位不吝赐教!!

　　闲言少叙，书归正传。我所处理的项目是弱光信号的采集，整体的架构是使用八只光电池对卤灯的光强进行采集，PD放大器采用了microchip的MCP6002，然后采用了CD4051 MUX进行通道切换，后级又进行了二级的放大和滤波处理，采用的芯片是TI的OPA2727低噪声运放。由于二级的放大倍数也不是固定的，所以又使用了一片CD4051进行通道选择。然后将放大后的信号输入ADC，ADC使用的时TI的ADS8505，其具有16bits的分辨率。不要问我为什么不用8路的24bits的ADC，这样既能简化设计又能降低成本，还能增加可靠性，何乐不为?我也表示很无奈，仪器差不多是20年前的东西，当时24bits的ADC还不是很便宜或者说很少吧，又加之原来的设计者水平问题，只能选用这么垃圾的系统架构。如果直接使用24bits 的Delta Sigma ADC ，可以直接去掉第二级的放大，也能省掉了两片4051，整个系统更加简单，更重要的是性能会更好，只可惜老大不许，不想改程序，可能是出于降低风险的考虑吧。

　　吐槽结束，总之，以上内容就是为了介绍整个系统。接下来说说我的工作吧，我的工作就是改良这块AD采集板，使其数据更加准确。之前的版本是不带有源滤波器的，而且为了平衡不同通道，PD的反馈电阻用的可调电位器加固定电阻，ADC的参考和输入端也用了可调电位器，系统的噪声可想而知。经过测试原来版本的系统极差(ADmax-ADmin)在60左右，而经过我改进的AD板均采用固定的电阻，通道间的不平衡通过软件校正(原软件里有校正算法)。

　　经过几天奋战，终于新版的AD板焊接完成，很兴奋的装到了仪器上面测试，总体的数据极差在25左右，比原来有2倍多的提升，但是可以看出数据有噪声，如果能将其噪点去掉将会更加完美。开始怀疑是ADC前级电路拾取的噪声，于是将ADC接到固定的直流信号，将5V电源分压约为2.5V加到ADC输入端，但是数据没有明显的好转，极差仍然在20左右，于是考虑是否是AD引入了噪声。打开PCB仔细查找，不放过每一个细节，终于有点眉目，ADC的地与电源POWER地没有分开，而且距离很近，赶紧用刻刀将ADC的地和POWER地之间划开，然后重新进行测试，结果极差没有明显好转，依然在16左右。这是旁边的工程师的一句话提醒了我，他说可能是大地不干净引入的，我马上拿过板子重新看，由于电路板的工作地和大地PE之间我采用的1000pF的电容进行连接，那么问题很可能出现在这里。一不做，二不休。用钳子将那个电容剪断，再次进行测试，哈哈，结果终于达到了满意的效果。整体极差在7左右，达到了预期的目标，已经很接近ADC的器件手册的值。老大看过数据后表示很满意!!

　　一个小小的地对系统的影响如此重大，使我对接地和分地有了更清楚的认识，希望我的经验给各位提个醒，避免在次走入地的陷阱，下面我把测试截图一并贴上，给大家一个参考!

　　图1原AD板数据

　　图2新AD板割地后数据

　　图3新AD板割地+剪断电容后数据

　　注：红框部分为极差，粉框部分为噪声

　　图4新AD板全貌

　　图5分割的地线

　　图6割断的电容

　　图7原AD板全貌

　　PS：数据采集的实现是通过上位机和下位机配合，每通道采集32001组，共8个通道，将8个通道的数据传给上位机存储，然后通过EXCEL处理绘图即得到截图。