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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fehlermaximum


Autor: Millikan (Gast)
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Hi,

beträgt der maximale Fehler beim AVR-ADC bei einer Bereichsbreite von 
5mV 2,5mV? Oder kann man das nicht so sagen?

Autor: Ralli (Gast)
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Hi,

denke mal du meinst mit Bereichsbreite die Auflösung:

Vref = 5,12 V ( - nur der "runden" Werte wegen)
ADC mit 10 Bit Auflösung: 5,12 V / 2^10 = 5,12 V / 1024 = 5,000 mV

WENN aber nun der ADC total IDEAL wäre, würde er bei 4,999 mV als
Ergebnis 0 liefern. Somit wäre der Fehler (besser: die Ungewissheit)
schon mal fast genau die Auflösung.

Im Datenblatt wird aber noch auf weitere Toleranzen hingewiesen.

Geh mal bei genau bekannter Vref eher von einem Fehler in der 
Größenordnung von 15...30 mV aus.

Gruß Ralli

Autor: Millikan (Gast)
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Ja, von der Genauigkeit abgesehen.
Meinte den durch die Auflösung maximal entstandenen Fehler!

Autor: Ralli (Gast)
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Abgesehen von ALLEN anderen Fehlerquellen (und davon gibt es eine Menge
innerhalb des ADCs und bei der Außenbeschaltung) beträgt die 
GRUNDSÄTZLICHE
Ungewissheit bei jedem ADC immer +/- die Auflösung.

Beim AVR-ADC (10 Bit, Vref = 5 V) also etwa +/-5 mV.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Meinte den durch die Auflösung maximal entstandenen Fehler!

Das dürfte die kleinste deiner Ungenauigkeiten sein.
Ansonsten AVR120. Sollte deine Fragen beantworten.

MfG Spess

Autor: Millikan (Gast)
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>Ungewissheit bei jedem ADC immer +/- die Auflösung.

Warum das? Ein Bereich geht doch zB von 0 bis 5mV.
In diesem Bereich müsste der ADC doch 2,5mV anzeigen. Die beiden 
schlechtesten Fälle, dass die Spannung 0 oder 5mV beträgt, bewirken 
einen Fehler von 2,5mV. Wäre die halbe Auflösung

Autor: Route_66 (Gast)
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@Milikan
Glaub dem Ralli. Wenn dein ADC den Wert 13 liefert, kann die wirkliche 
Meßgröße 12 oder auch 14 sein. Also angezeigter Wert plus/minus ein 
Digit. Von Nichtlinearitäten und Offsetfehlern mal ganz abgesehen.

Autor: Millikan (Gast)
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Ich glaube ja, dass die Größe sich so ändert. Mir gehts nur darum, warum 
das so ist, wenn man von allen anderen Fehlern absieht.

Autor: Ralli (Gast)
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Weil du das Problem damit nur um 2,5 mV verschiebst.

Autor: 12er Dude (Gast)
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Hallo Millikan,

ist zwar off topic, aber hast Du den OP schon am laufen?

Beitrag "Operationsverstärker funktioniert nicht"

tschü Dude

Autor: Franz (Gast)
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>hast Du den OP schon am laufen?
Ja, da war wohl was falsch angesteckt. hab ihn aber sofort wieder 
entfernt, das Rauschen war ja grausam

>Weil du das Problem damit nur um 2,5 mV verschiebst.
?

Also, ich erklär noch mal wie ichs mein ;-) Alles nur von der Auflösung 
her betrachtet!
Angenommen mein ADC zeigt 10mV an.
Ihr meint ja, die Spannung liegt dann zwischen 5mV und 15mV. Beträgt die 
Spannung aber 6mV, so müsse der ideale ADC doch 5mV anzeigen, da 5mV 
näher an 6mV also an 10mV liegt.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Franz wrote:
> Ihr meint ja, die Spannung liegt dann zwischen 5mV und 15mV. Beträgt die
> Spannung aber 6mV, so müsse der ideale ADC doch 5mV anzeigen, da 5mV
> näher an 6mV also an 10mV liegt.

In der Praxis hast du aber keinen idealen ADC.

  Spannung              ADC Ausgabe
  0 bis 5mv                 0
  5 bis 10                  1
  10 bis 15                 2
  15 bis 20                 3

Wenn du 11 mV anlegst, dann kann dein ADC den Messwert 2 anzeigen, was 
ja auch korrekt wäre. Durch Rauschen und sonstige Effekte kann er aber 
auch 1 anzeigen. Umgekehrt genauso: Bei einer Spannung von 9mV sollte 
der ADC 1 auswerfen, es könnte aber auch 2 sein.

Legst du 14.5 mV an, dann sollte dein ADC ebenfalls den Wert 2 liefern. 
Durch Rauschen und sonstige Effekt, kann es aber auch 3 sein. Umgekehrt 
genauso: Bei einer Spannung von 16mV sollte der ADC 3 auswerfen, es 
könnte aber auch 2 sein.

Nun haben wir aber normalerweise nicht den Fall, dass wir eine bekannte 
Spannung anlegen und den ADC Wert auslesen. In der Praxis ist es 
umgekehrt: Alles was du hast ist der ADC Wert. Dieser Wert sagt dir nur 
in welchem Bereich die Spannung liegt, nicht aber wo in diesem Bereich.

Wenn der ADC 2 auswirft, dann sollte die Spannung im Bereich 10 bis 15mV 
liegen. Du weißt aber nicht ob das jetzt 10.5mV oder 14.5mV waren. Auf 
der anderen Seite haben wir aber gesehen, dass bei einer Spannung von 
9mV der ADC ebenfalls 2 sagen kann, bzw. bei einer Spannung von 16mV 
ebenfalls 2.

D.h. du kannst dem ADC insofern nicht trauen, als eine Ausgabe von 2 
manchmal eigentlich eine 1 oder eine 3 hätte sein müssen, die 
Rauschgötter aber gerade nicht günstig gestimmt waren.

Daher +/- 1

Autor: Klugscheisser (Gast)
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@ Franz Millikan

Du siehst das im Prinzip falsch, wenn Du sagst, ein AD-Wandler zeigt Dir 
eine Spannung von 10mV an.

Eine gewisse Binärzahl, die Du aus dem AD-Wandler bekommst, sagt nur, 
das sich die Spannung in einem gewissen Bereich befindet. Eben hier 
die 5mV bis 15mV (oder was auch immer).

Das ist ja ganz klar, da eine gewisse Binärzahl ja eine Weile 
stehenbleibt, wenn Du die Spannung hochdrehst.

So. Nun wollen wir Menschen aber gerne definitive Werte. Wir kriegen 
den, wenn wir zusätzlich einen Quantisierungsfehler angeben. Das wären 
dann hier 10mV +-5mV. OK?

In der Festlegung, das die Mitte der Eingangsspannung jeweils die Mitte 
eines "Bitbereiches" liegt enthält sozusagen schon eine 
Rundungsvorschrift. Mit der Mitte des Bitbereiches meine ich die Mitte 
von 10mV +- 5mV.

Du könnest natürlich auch selbst abrunden (wozu soll das der AD-Wandler 
machen?) und bekommst dann aber einen maximalen Fehler von 10mV, denn 
der Bitbereich liegt immer noch zwischen 5mV und 15mV. Also schwankt der 
Fehler zwischen 0 und +10mV anstelle von 5mV und 15mV.
Du würdest einfach nur Deine Deutung des Binärwertes ändern.

Autor: Klugscheisser (Gast)
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Ach Karl Heinz. Schon wieder warst Du schneller. :-}

Autor: Klugscheisser (Gast)
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Komisch ist das schon, wenn man darüber nachdenkt. Bei AD-Wert 0 ist der 
Fehler nur + 1/2 LSB, da er ja nicht negativ sein kann.

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