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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik V_Ref beim LPC2138


Autor: Kxx S. (kskolik)
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Hallo,

ich habe mal wieder eine Frage zu dem LPC2138 von NXP.
Es geht um den A/D-Wandler, speziell um den Pin V_Ref. Wofür ist der 
genau gedacht?

Das Datenblatt bzw. User Manual kann mir die Frage auch nicht wirklich 
beantworten.

Ist das die Referenzspannung für den A/D-Wandler? Also konkret die 
Spannung, mit der die A/D-Wandler Eingänge verglichen werden?

In dem Fall kann der A/D-Wandler aber nur negative Spannungen einlesen 
(negativ in Bezug zu V_Ref), da die Eingangsspannnungen 3.3V nicht 
überschreiten dürfen.

Wenn der A/D-Wandler die Eingänge allerdings mit GND vergleicht, ist mir 
die Bedeutung von V_Ref nicht klar.

Es wäre schön, wenn hier jemand Licht ins Dunkel bringen kann.

Mit freundlichen Grüßen,
Kai

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn keine negative Referenz vorhanden ist (wie bei Microchip) dann 
bilden die üblichen ADCs eine Spannung zwischen GND und VRef auf den 
entsprechenden Wertebereich des ADC ab, also 0..1023 bei 10 Bits.

Die µC-üblichen ADCs vergleichen nicht den Eingang mit VRef, sondern das 
Result einer D/A-Wandlung basierend auf dem bisher erreichten Wert. Und 
der D/A-Wandler liefert Spannungen zwischen VRef-/GND und VRef+.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Es hat zwei Funktionen, zum einen der Abkopplung der analogen Spannung
von der digitalen, auch wenn es ev. nur ein Kondensator ist,
und z.B. wenn der LPC von einem Lipo gespeist wird, dann ist es sehr
hilfreich, Vref an eine 2.5V Zenerdiode anzuklemmen.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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> Wenn der A/D-Wandler die Eingänge allerdings mit GND vergleicht, ist mir
> die Bedeutung von V_Ref nicht klar.

Bedenke, dass aus einem ADC ja keine absoluten Spannungswerte 
rauspurzeln. Wenn ein ADC (8-Bit) z.B. den Wert 128 liefert, was 
bedeutet das dann bezüglich der Spannung gegenüber GND? Du weißt nur, 
dass es die Hälfte des maximal möglichen (255) ist, aber wo liegt das 
Maximum? Du brauchst bei einem ADC also 2 Spannungen, nämlich eine 
untere (z.B. GND) und eine obere (z.B. Vref) Grenze. Wenn Vref nun 2V 
ist, dann kannst du dem ADC-Wert 128 die Spannung 1V zuordnen.

Autor: Kxx S. (kskolik)
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Vielen Dank für die schnelle Hilfe.

Also ist V_ref (meines Erachtens nach ein Ausgang) lediglich die obere 
"Grenze", sowie GND (i.d.R.) die untere "Grenze" für die Wandlung ist.

Autor: Robert Teufel (Gast)
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Vref ist ein Eingang!
Ein weiterer Grund fuer Vref ist das Rauschen, das oft auf der 
Versorgungsspannung ist. Eine einzelne Wandlung kann im Allgemeinen 
nicht besser sein als die Qualitaet von Vref. Wenn also auf Vref ein 
Rauschen von 20 mV ist, dann koennen Deine Ergebnisse im schlimmsten 
Fall auch um diesen Wert vom Sollwert abweichen.

Robert

Autor: Kxx S. (kskolik)
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Sollte ich dann am besten an V_ref 3.0V anlegen (also von einer 
"sauberen" Spannungsquelle)?

EDIT:
-- wenn ich von 0-3.0V wandeln möchte natürlich --

Autor: Robert Teufel (Gast)
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@Kai,

3.0V waere ein Wert oder 3.072V, falls eine programmierbare Ref da ist, 
dann waere jedes bit genau 3mV.
Wenn Du die Moeglichkeit hast mehrfach zu wandeln und dann den 
Mittelwert zu bilden ist das fast genausogut wie eine praezise Vref aber 
viel billiger ohne extra HW. Dazu wuerde Vref einfach mit der 
Versorgungsspannung verbunden.

Willst Du absolute Werte messen oder relative? Aenderungen der A/D Werte 
waeren relative Werte, also ist der Wert kleiner oder groesser als der 
vorherige. Andererseits fuer ein Messgeraet sind absolute Werte 
reforderlich.
Bei absoluter Genauigkeit sind die saubere Referenzspannungen wichtiger 
als bei relativen solange eine Hysterese mit in die Software eingebaut 
wird. Hoffe, ich habe Dich jetzt nicht total verwirrt.

Robert

Autor: Kai Skolik (Gast)
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Ich bin jetzt zu Hause und kann das nicht so ganz prüfen, aber meine 
Versorgungsspannung ist schon relativ genau. Derzeit allerdings 3.3V. Es 
sollte aber machbar sein, auf 3.0V zu kommen. Vielleicht sogar 3.072V 
(Spannungsteiler mit Potentiometern).

Wie oft ich wandeln kann, wird die spätere Anwendung zeigen, derzeit 
hantiere ich mit vier Wandlungen.

Wie ist das mit den relativen Messwerten gemeint? Möglicherweise hab ich 
das jetzt nur falsch verstanden, aber ich bin davon ausgegangen, dass 
der A/D-Wandler bei jeder Messung die gerade anliegende Spannung misst 
bzw. wandelt.

Beispiel 10 Bit, 0-3.072V:

1. Messung: 3mV (gegen GND) an A_in; A/D-Wert: 1
2. Messung: 300mV an A_in; A/D-Wert: 100
3. Messung: 150mV an A_in; A/D-Wert: 50
usw.

Lieg ich damit richtig? Unter dem Gesichtspunkt natürlich, dass während 
der gesamten Wandlung die Spannung konstant ist.

-Kai

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