Power Profiler

[pvvx]

Кто пробовал какие audio кодеки с “ADC” от 24 бит?
Какова у них линейность и в каких полностью возможно отключение фильтра по смещению (постоянной составляющей)?
Вот на али есть такой (PCM1802):

У него есть отключение фильтрации DC и есть ноги Ref, куда можно запихать нормальный Ref.

А цель простая – получить наглядные графики тока потребления с абсолютными точностями до 10% и дискретизацией к 50 кГц используя дешман чипы (в общем для народу, т.к. я имею возможности лепить себе и из золотых миркух).

nRF PowerProfiler II не дает и такой, из-за возникновения ужасных выбросов на графике в моменты автоматического переключения шунтов. И не понять – это так работает измеряемая схема или этот артефакт слепил nRF PowerProfiler II. Сиди и гадай...

 

[pvvx]

скоро приедет INA226, с ней немного поточнее видимо будет.

Вам надо подобрать шунт на максимальный ток. Для ESP32 - это что-то более 600 мА в пиках (зависит и от емкости в питании), если не гонять его на максимальной частоте и длительной RF передаче.
И без второго шунта, для замера токов сна ничего наглядного не выйдет с INAxxx.
Т.е., если INA3221 то желательно к ней прилепить INA199Ax и пустить на другой канал от единственного шунта. Измерять сразу 2 канала (2 шт INA3221).
INA3221 имеет разрядность как раз до диапазона шума INA199A2. И если платка разведена хорошо и источники питания имеют шум менее чем INA199A2, тогда на графике будет дрожать всего один бит на 163 мкс дискретизации на канале от INA199A2.

 

[pvvx]

Разрядность и характеристики INA226 уже избыточны при последовательном включении к INA199A2. INA199A2 дает усиление в 100 раз и шум там для ADC до 12 бит при полосе дискретизации до 8 кГц.

 

[pvvx]

В итоге, те, кто уже имеет обычный современный осциллограф с 12 бит на низком диапазоне могут не страдать с INAxxx, т.к. точность и наглядность на осле будет значительно лучше.
По сему смысл разработок дешман PowerProfiler на сегодня сместился к таким характеристикам:
1. Разрядность измерения ADC от 20 бит при дискретизации более 20 кГц.
2. Сопротивление шунта не должно изменяться в пределах замера на 20 бит. Т.е. только в ручную. Иначе не сделать замеры с эмуляцией внутреннего сопротивления источника.
2. Диапазон измерения при напряжении источника не менее чем от 0 до 24В.
Особого смысла измерений в полосе более 10 кГц нет - во всех схемах по питанию установлены конденсаторы...

 

[pvvx]

ina226 немного лучше смотрится по пределам измерений.

На ina226 при шунте в 0.1 Ом (800 мА ) вы получите такой её шум.

С нелинейным шагом "ADC". Средний ENOB около 13.7 бит. Т.е. выигрыш от INA3221 всего в дополнительных 1.7 бита
Но у INA226 выше "чувствительность", т.е. усиление с шунта и нужен шунт с меньшим сопротивлением. Но и шумы источника питания на ней будут проявляться больше.
Платки с ESP32 не запускаются от USB через 0.1 Ом. Не хватает напряжения в момент пика тока при инициализации Arduino/SDK с LDO типа 1117 (так как пик тока более чем норма для 1117 и ограничений для USB порта) и возникает BOR
Выкиньте энти ESP32 подальше...

 

[pvvx]

Подключил PCM1802 к BL702.
Замеры на 48кГц.
Линейность на взгляд нормальная:

Шума многовато, но питание от USB и надо убирать электролиты и делать нормальный Ref.


Шум в единицах ADC, максимальная шкала +8 388 607 .. -8 388 608 (24бита).

 

[pvvx]

Особо точные измерения на соплях:

Шунт на 1 Ом и INA199A2 на PCM1802 к BL702. Итого на сплошных соплях с питанием от USB выходит лучше всяких INA2xx/3221 и c оцифровкой на 96 кГц:

Хорошо видно как работает встроенный в чип DC-DC в MJWSD05MMC термометре...
Полная шкала 25 мА - достаточно для BLE. Шаг времени на графике не скорректирован.
Если причесать (и заменить INA199A2 на нормальный инструментальный усилитель) можно получить до 20 бит 96 кГц и сразу два канала.

 

[pvvx]

Безусловно, auidio АЦП до реальных 24-х битных АЦП далеко, но цена рулит. (Аудио-филы плачут и всегда в пролете)
Но 20 бит для полосы до 10 кГц вытащить возможно. А более 10кГц полосу измерения для PowerProfiler и прочих БП не требуется.
И всякие "nRF Power Profiler II" или "EFM32 Zero Gecko Starter Kit" уже не конкуренты.
Сравнить можно по замерам шума у простейших чипов (входное сопротивление одинаково - резистор порядка сотен Ом):
PCM1802 -120+дБ ADC7176-2 -140+дБ
Для БП к примеру на 5В это должен быть шум на уровне менее 0.5 милливольт rms - минус седьмая степень

 

[pvvx]

Тест PCM1802 кинут тут. И оказалось, что SDK от BouffaloLab для BL702 не содержит I2S. Его нет в списках, а я не заметил и подключил

 

[pvvx]

И опять о шумах БП в деле PowerProfiler.
Измерение тока включается между источником напряжения и нагрузкой. В нагрузке на 99% установлен конденсатор.
Т.е. весь шум источника будет выделен на шунте.

Для наглядности, на PCM1802 измерим напряжение у источника 3.3В на плате RV-Debugger-BL702.

Амплитуда шума источника в полосе 0..50 кГц около 850 мкВ (p-p).
Собственный шум PCM1802 (при весящем в никуда входе указан фиолетовым для наглядности отношения) и находится где-то на уровне до 100 мкВ p-p.

Пробуем подобрать источник… Возьмем что попадется по поиску первым - Rigol DP832A
Пульсации+шум (20 Гц...20 МГц) по напряжению < 350 мкВ скз/2 мВ пик-пик.
Скз - это среднеквадратичноезначение, т.е. амплитуда p-p будет на уровне множенном примерно на 2.8.
Это 0.98 мВ, что хуже чем ужасное питание 3.3В у RV-Debugger через LDO от USB!

Переведем это на ток для разного шунта и максимального разрешения при включенном на выход конденсатора в виде нагрузки.
Для это возьмем, что максимальное падение на шунте при максимально измеряемом токе пусть будет около 40 мВ.
Отношение к шуму дает 40/0.98 = 40.8 раз. Это гласит, что разрешения более 6 бит для данного источника не требуется - пропадет наглядность, всё будет в шумах...
Т.е. при диапазоне в 400 мА на шунте 0.1 Ом шум будет на уровне 9.8 мА p-p.
При диапазоне в 40 мА на шунте 1 Ом шум будет на уровне 0.98 мА p-p. И т.д.

Где взять источник напряжения с обратной связью (подавления шума на выходе) более 120 дБ?

 

[pvvx]

И для прикола, горячо любимый народом БП c али - DPS5005 при выставленных 3.30В и нагрузке в пару мкА...

 

[user2304]

добрый день!
решил собрать power profiler на JDY-10 + INA226, прошил чип, в системе Win7x64 и Win10 определяется, но не могу достучаться до INA. в программе пишет "Ошибка в команде останова!"
судя по коду, не может найти I2C устройство. подтяжки заменил на 1кОм.
можете подсказать, в чем хитрость JDY и как запрограммировать уставки?

JDY-10 программировать хитро...
И желательно в чип запрограммировать установки - кнопка "Store CFG".

          if not StopReadDevice then begin
              StatusBar.Panels[2].Text:=StatusBar.Panels[2].Text + ' Ошибка в команде останова!';
              dev_i2c_id := NO_I2C_DID;
              exit;
          end;

Спойлер: скриншот

 

[pvvx]

судя по коду, не может найти I2C устройство. подтяжки заменил на 1кОм.

Для JDY-10 подтяжек с платкой с али с INA226 не используется.
Питание INA226 подается с пина TLSR8266...

можете подсказать, в чем хитрость JDY и как запрограммировать уставки?

Установки на это не влияют.
Скорее всего неправильное соединение JDY-10 с INA226 ...

 

[pvvx]

Питание на INA226 у меня подается c вывода "+Pow/4mA".

UBIA/DOCs/img/tBLETST_JDY10_sch.gif at master · pvvx/UBIA

USB/BLE to I2C/ADC Adapter. Contribute to pvvx/UBIA development by creating an account on GitHub.

github.com

Это не обязательно, но так возможен полный сброс всяких INAxxx. Включается при открытии "COM порта" в USB режиме...

 

[pvvx]

Т.к. всё течет и меняется, макетки для разных проектов где нужны замеры всегда разные, я уже не помню, какая и где последняя версия программы PowerProfiler.exe.
Слишком много уже вариантов с разными INAxxx и прочими ADC, да с разными MCU...
Для старых вариантов с TLSR8266 и BL702 с INAxxx я использую программу из https://github.com/pvvx/SimplePowerProfiler