Входной импеданс АЦП на микроконтроллерах

Каков входной импеданс типичного АЦП MCU? В этом случае я работаю с PIC24FJ64GA004. Мне не нужна высокоскоростная выборка - максимум 100 выборок в секунду.

Я хочу подключить резистивный делитель с резистором 100 кГц и резистором 10 к, поэтому импеданс должен быть выше 1 М, иначе импеданс начнет искажать показания.

12 голосов | спросил Thomas O 20 +04002010-10-20T20:56:01+04:00312010bEurope/MoscowWed, 20 Oct 2010 20:56:01 +0400 2010, 20:56:01

5 ответов


10

Ток утечки тока

Чтобы определить падение напряжения резисторов от затвора, вам необходимо использовать ток утечки из таблицы данных. Microchip определяет «ток утечки входного сигнала» в своих спецификациях. техническое описание, которое я просмотрел , определяет ток утечки ввода 1uA. Это может вызвать 0,1 В или 100 мВ, что только вдвое больше, чем рассчитывал роберт, вероятно, не проблема в вашем сигнале.

Теперь помните, что если вы делите 30-вольтовый сигнал на 30/11 (2.7v) вольт, прочитайте, то к нему добавится 100 мВ, что приведет к ошибке 3% на вашем 30-вольтовом сигнале.

Если вам требуется разрешение 1 В, разделите его на 11, а затем добавьте 100 мВ. Этот 100 мВ может быть больше, чем сигнал 1В.

Емкость входного сигнала

Роберт прав, будет емкость, но это действительно определяет время, необходимое для измерения АЦП. Это также в сочетании с выбранным вами сопротивлением входного сигнала создает фильтр нижних частот, если вы хотите измерять сигналы с более высокой частотой, вы не сможете их захватить.

Уменьшение ошибки

Самый простой способ - либо уменьшить сопротивление на вашем делителе, либо буферизовать ваш сигнал. Когда вы буферизируете сигнал, вы замените ток утечки PIC на ток утечки op-amps, который вы можете получить довольно низким.

Этот 1uA - худший случай, если только он не будет стоить вам большого количества, чтобы внести незначительные изменения в дизайн, повредить свой дизайн и проверить, насколько он плох для вас.

Пожалуйста, дайте мне знать, есть ли что-нибудь, что я могу сделать, чтобы это стало легче читать.

ответил Kortuk 22 +04002010-10-22T07:26:08+04:00312010bEurope/MoscowFri, 22 Oct 2010 07:26:08 +0400 2010, 07:26:08
12

Входы MCU ADC могут испытывать переменный входной импеданс в зависимости от того, подключена ли крышка образца и удерживания к штырю или нет. Возможно, стоит использовать операционный усилитель для буферизации сигнала. Операционный усилитель будет иметь дополнительное преимущество, позволяя вам отфильтровывать частоты выше Nyquist, что также является хорошей практикой.

ответил ajs410 20 +04002010-10-20T22:24:32+04:00312010bEurope/MoscowWed, 20 Oct 2010 22:24:32 +0400 2010, 22:24:32
6

Одна точка, еще не упомянутая, - это коммутируемая емкость на входе. Многие АЦП будут подключать конденсатор к входу, пока они берут измерение, а затем отключают его через некоторое время. Исходным состоянием этой крышки может быть последнее измеренное напряжение, VSS или что-то непоследовательное. Для точного измерения необходимо, чтобы входной сигнал не сдвигался, когда емкость подключена, или что он отскакивает и восстанавливается до того, как конденсатор отсоединен; на практике это означает, что либо емкость на входе должна быть выше определенного значения, либо время RC, сформированное входной емкостью и импедансом источника, должно быть ниже определенного значения.

Предположим, например, что коммутируемая входная емкость составляет 10pF, а время сбора составляет 10uS. Если входной импеданс равен 100 КБ, нет емкости входа, отличной от емкости АЦП, а разница между начальным напряжением напора и измеряемым напряжением равна R, тогда постоянная времени RC будет 1uS (10pF * 100K) , поэтому время сбора будет составлять 10 RC-постоянных, а ошибка будет равна R /exp (10) (около R /22,000). Если R может быть полномасштабным напряжением, то ошибка будет проблемой для 16-разрядных измерений, но не для 12-разрядных измерений.

Предположим, что на плате дополнительно 10pF емкости в дополнение к 10pF коммутируемой емкости. В этом случае начальная ошибка будет сокращена наполовину, но постоянная времени RC будет удвоена. Следовательно, ошибкой будет R /2 /exp (5) (около R /300). Едва достаточно хорошо для 8-битного измерения.

Увеличьте емкость немного больше, и все становится еще хуже. Нажимайте емкость до 90pF, и ошибка будет R /10 /exp (1) (около R /27). С другой стороны, если колпачок становится намного больше, ошибка возвращается. С емкостью 1000pF ошибка будет около R /110; при 10 000 пФ (0,01 мкФ) это будет около R /1000. При 0,1 мкФ это будет около R /10000, а при 1 мкФ это будет около R /100 000.

ответил supercat 9 AM00000010000000631 2011, 01:41:06
5

Взгляните на страницу 198 таблица данных . На штифте есть 6-11pF и 4.4pF на крышке.

ответил Robert 20 +04002010-10-20T21:27:01+04:00312010bEurope/MoscowWed, 20 Oct 2010 21:27:01 +0400 2010, 21:27:01
3

В дополнение к хорошим моментам, которые поднял supercat в своем посте, есть еще одна уловка, когда вы используете небуферизованный делитель напряжения с внешним конденсатором.

Передача заряда, которая происходит каждый раз, когда вы выполняете последовательность показаний АЦП, при умножении на скорость повторения последовательности, становится current . Среднее значение постоянного тока этого тока: Csamp * deltaV * f, где Csamp - емкость дискретизации (а не внешняя емкость!), DeltaV - напряжение между последовательными входными каналами, а f - частота повторения последовательности (как часто вы проходите через 1 полная последовательность образцов).

Когда у вас есть внешний конденсатор, чтобы уменьшить эффекты переноса заряда и не иметь длительное время выборки, он имеет отрицательный эффект фильтрации нижних частот этого входного тока, необходимого для зарядки конденсатора выборки, который будет отображаться как ток утечки, зависящий от входного напряжения, который вызывает напряжение смещения на импедансе вашего источника.

Только для некоторых номеров образцов: ваш делитель напряжения (100K || 10K) составляет около 9K, а если deltaV между каналами = 3V, Csamp = 10pF и f = 10 кГц, это приведет к ошибке напряжения 2,7 мВ или чуть менее 0,1% дельтаV. Не много, но достаточно, чтобы быть в курсе. Вы должны not использовать 1M || 100K с частотой повторения последовательности 10 кГц - конечно, это довольно быстро, и для более медленных скоростей повторения вам не нужно беспокоиться.

Я написал об этом и других проблемах с ADC во время сообщения в моем блоге .

ответил Jason S 20 72011vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSun, 20 Nov 2011 02:31:02 +0400 2011, 02:31:02

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132