ADC Treiber-Schaltung schwingt

[Gerald G. (gerald_g)]

Hallo,

da mein ADC sehr schwankende Werte ausgegeben hat, habe ich einmal das 
Oszi angeschmissen. Hierbei habe ich entdeckt, dass der Treiber bei etwa 
20MHz mit einer Amplitude von 125mV schwingt.

Der Treiber ist ein ADA4941-1 und ist gemäß Circuit Note CN-0033 dem 
angehängten Schaltbild nach angeschlossen.
Die Referenzspannung beträgt 4,096Volt, der Eingang ist so konfiguriert, 
dass Werte im Bereich +-10V korrekt an den differentiellen ADC, der 
ebenfalls mit der Referenz von 4,096V arbeitet.

R1 ist 4k7, R2 ist 1k, R4 ist 14k7. Die Restlichen Widerstände betragen 
10k.

Die Schaltung habe ich zwei mal auf meiner Platine, und der Feedback 
Pin, sowie V-Out+ und V-Out- schwingen.
Messe ich zwischen V-Out+ und V-Out- schwingt es ebenfalls (sonst wäre 
es nicht so schlimm).

Weiß jemand zufällig woran das liegen könnte? Die beiden Treiber werden 
jeweils relativ warm (deutlich wärmer als der Rest). Zu beginn habe ich 
den Disable Pin auf GND gelegt, was bei einer Versorgungsspannung von 
+-5V als High gewertet wurde. Ich testete den Treiber zunächst also im 
Disabled Zustand. Aber dass beide IC den gleichen defekt davon getragen 
haben, kann ich mir eigentlich nur schwer vorstellen.

Über Hilfe wäre ich dankbar

[Achim S. (Gast)]

Hast du auch das Kleingedruckt in der Circuit Note gelesen (und 
umgesetzt)?

"Excellent layout, grounding, and decoupling techniques must be utilized 
in order to achieve the desired performance from the circuits discussed
in this note. As a minimum, a 4-layer PCB should be used with one ground 
plane layer, one power plane layer, and two signal layers. All IC power 
pins must be decoupled to the ground plane with low inductance, 
multilayer ceramic capacitors (MLCC) of 0.01μF to 0.1μF (this is not 
shown in
Figure 1 for simplicity)."

Zeig uns ggf. mal dein Layout, vielleicht hat jemand 
Verbesserungsvorschläge.

Gerald G. schrieb:
> Ich testete den Treiber zunächst also im
> Disabled Zustand. Aber dass beide IC den gleichen defekt davon getragen
> haben, kann ich mir eigentlich nur schwer vorstellen.

Das glaube ich auch nicht. Warum sollte der Baustein kaputt gehen wenn 
man ihn diabled...

[Gerald G. (gerald_g)]

Hallo,

ja, das Kleingedruckte habe ich gelesen. Da ging es jedoch darum, einen 
18Bit ADC ohne floatendes LSB zu "füttern".

Entkoppelkondensatoren (0,1µF) sind an V+, V- und Ref.

Die beiden Driver sind leicht anders geroutet, bei dem angehängten sind 
noch ein Widerstand und ein Kondensator auf dem Bottom-Layer, bei dem 
anderen ist auf der Bottom-Seite nur GND-Fläche.

In der Nähe der Treiber auf der anderen Seite ist zwar ein DCDC-Wandler, 
dieser ist jedoch 5cm weit entfernt und hat eine eigene Massefläche.


Bei einer Schwingung mit einer solchen Amplitude denke ich eher an so 
etwas wie einen fehlenden "Millerkondensator".
Der gesamte Digitalteil der Schaltung ist bei der Messung übrigens 
inaktiv. Die Platine besteht nur aus OPVs, DACs, ADCs, REFSpannung, 
einen DCDCWandler (300kHz) und eben die Treiber-IC (die auch nur 2 OPV 
in einem IC sind). Woher eine 20MHz Schwingung kommen kann ist mir 
schleierhaft.

[Achim S. (Gast)]

Gerald G. schrieb:
> Woher eine 20MHz Schwingung kommen kann ist mir
> schleierhaft.

die wird schon vom instabilen ADA4941 kommen. Wenn du dir Fig. 35 in 
dessen Datenblatt anschaust sieht man schon an dessen Rauschen, dass bei 
20MHz eine Verstärkungsüberhöhung ist.

Aus dem Layoutausschnitt werde ich nicht ganz schlau. Vielleicht 
könntest  kenntlich machen, was Widerstand und was 
Entkoppelkondensatoren ist (bei vielen Bausteinen erkennt man von der 
Bezeichnung nur das überalle identische "ADD1")? Evtl. wäre es hilfreich 
gleich die Stromschleifen der Versorgung einzuzeichnen.

[Erich (Gast)]

Pin 7 ist offen. Keine gute Idee.
Ist das "disable" ?
Muss auf definierten Pegel gesetzt werden, wohl auf negative 
Betriebsspannung des Treibers.
Gruss

[Erich (Gast)]

Ergänzung zu:
>auf negative Betriebsspannung des Treibers
Über einen Widerstand von z.B. 1k

[Gerald G. (gerald_g)]

So, anbei nun das Layout mit den Werten, die sind kürzer als die Namen.
Der "fehlende" Kondensator ist auf der Bottomseite. Die Platine ist so 
nicht perfekt, sie diente lediglich zum Schaltplan prüfen, und 
Ansteuerung prüfen. Doch diese Schwingung sollte denke ich trotz etwas 
weiter entfernten Abblockkondensatore nicht sein.

Ja, das ist der disable Pin. Der ist beim Platinenlayout an Ground 
gewesen (ursprünglich war Single-Supply geplant, bei der Änderung auf 
Dualsupply wurde er vergessen). Das habe ich dann gleich auch im Layout 
geändert. Im Moment ist der Pin nach oben gebogen, und per Lotklecks an 
V- hingelötet.

Ich messe übrigens auch an der Referenz die gleiche Schwingung, 
natürlich deutluch schwächer (Amplitude 5mV).
Ich denke aber eher dass das noch ein Rest ist, der durch die Treiber 
zurückgekoppelt wird.

[Dennis (Gast)]

Wenn du mit dem Treiber eh nur ein Single-Ended auf Differential 
Umsetzer baust, wieso nimmst du dann nicht einen "fully differential 
OpAmp" ?

Wäre wesentlich einfacher handzuhaben und bei einer Schwingung in den 
Griff zu bekommen.

Ansonsten die Standardlektüre zum Thema "schwingender OpAmp":

http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00176008.pdf

[Achim S. (Gast)]

Gerald G. schrieb:
> So, anbei nun das Layout mit den Werten, die sind kürzer als die Namen.

wenn ich das Layout richtig interpretiere, hast du die Ausgänge falsch 
verschalten. Die 2,7nF Kondensatoren hängen direkt am Ausgang statt über 
die 20Ohm. Kapazitäten am Ausgang fördern die Schwingneigung von OPV...

[Gerald G. (gerald_g)]

Asche über mein Haupt.

Ich schmeiße schnell den Lötkolben an, melde ich gleich nochmal.

[Gerald G. (gerald_g)]

Das wars natürlich...
Hab den Schaltplan tausend mal nachgeprüft (schon im Zuge des Disable 
Pins, der auf Ground und damit High war).

Danke euch :)