Positive und negative Spannung mit AVR atxmega messen

[Wolfgang (Gast)]

Hallo,

Ich habe folgenden Problem: Ich will eine kleine Spannung (Betrag < 
0,5V), welche positiv oder negativ sein, mit dem AVR messen. Zur 
Verfügung steht mir der Bezugspunkt der Meßspannung (welcher allerdings 
auf unbekanntem Bezugspotential liegt) und eine 
(Versorgungs-)Wechselspannung von ca. 20V~, die auf dieses Potential 
bezogen ist.

Messen wollte ich das jetzt so, dass ich mit Einweggleichrichtung je 
eine positive und negative Gleichspannung um den Bezugspunkt erzeuge und 
dann den AVR mit seiner Masse auf die negative Spannung hänge. Damit ich 
da schön messen kann, sollte die negative Spannung ca. -0,7V sein, die 
positive entsprechend dann +2,6V, so dass da 3,3V am AVR anliegen. Meine 
Meßwerte wären dann zwischen 0,2V und 1,2V.

Da das Ganze auf unbekannten Bezugspotential liegt, wollte ich die 
Meßwerte  mit einem Optokoppler zur Weiterverarbeitung absenden.

Die Frage ist nun, wie man diese beiden Spannungen am sinnvollsten 
erzeugt und hier hoffe ich auf Tipps und Anregungen von Euch.

Danke Wolfgang

[ich (Gast)]

Du kannst die AVR Masse direkt mit deiner Signal-/Versorgungsmasse 
verbinden. Der xmega kann auch negative Spannungen am ADC.

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

ich schrieb:
> Der xmega kann auch negative Spannungen am ADC.

Und zwar, bis seine Schutzdioden leiten. Du solltest also den Strom in 
den ADC-Pin über einen 10k-Serienwiderstand begrenzen.

[Wolfgang (Gast)]

Hallo,

in der Appnote AVR1300 schreibt Atmel: "... voltages below GND or above 
VCC should under no circumstances be applied to any input pin." Von 
daher habe ich meine Zweifel.

Andererseits haben sie für single-ended Messungen da extra 0,05 * Vref 
Offset draufgegeben, damit man "... be able to have zero-cross detection 
a ΔV is subtracted."

Gruß Wolfgang

[ich (Gast)]

"In signed mode the range is from negative to positive reference 
voltage."

App Note AVR1300, Seite 4

Das passt allerdings nicht zu der Angabe im Datenblatt

ADC Characteristics Conversion 0-Vref...

[ich (Gast)]

Ah... jetzt dämmerts. Die Differenz zweier Signale darf negativ werden, 
jedoch keines der beiden Siganle kleiner 0V.

[Wolfgang (Gast)]

Hallo,

habe jetzt in einem englischen Forum folgendes gefunden:

Betrieb atxmega, signed mode against GND:
Input Output
>=1V 2047
.75V 1547
.5V 1032
.25V 510
0V 1
-.25V -529
-.5V -909
-.75V -998
-1V -1024

d.h. ab -0,5 geht der Chip in Sättigung (und wird vermutlich auch 
langsam), aber kleine Spannungen unter 0V scheint man messen zu können.

Gruß

Wolfgang

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

Wolfgang schrieb:
> d.h. ab -0,5 geht der Chip in Sättigung (und wird vermutlich auch
> langsam), aber kleine Spannungen unter 0V scheint man messen zu können.

Siehe hier ;-) Beitrag "Re: Positive und negative Spannung mit AVR atxmega messen"

[Daniel (Gast)]

Wobei man -1V nicht erzwingen sollte (sonst wird die interne Schutzdiode 
heiß und evtl. ist der ganze XMEGA hinüber), sondern einen 
Schutzwiderstand (z.B. 1k) vorschalten sollte.
Die AD-Werte deuten darauf hin, dass das aber geschehen ist, nur ist es 
im zitierten Posting leider nicht erwähnt.

Allerdings sollte der Widerstand nicht so hoch sein, dass das Signal den 
Sample-And-Hold-Kondensator nicht mehr schnell genug laden kann (je 
höher die Samplerate, desto niedriger muss die Impedanz des Signals 
sein).

Vermutlich (ohne Gewähr) kann man das Problem aber mittels der 
eingebauten gain stage eleminieren.

Weiß zufällig jemand ZUVERLÄSSIG, ob man bei Nutzung der Gain Stage die 
Impedanz des Signals TATSÄCHLICH weitgehend ignorieren kann? (Sprich: 
auch z.B. 100kOhm vor den AD-Eingang vorschalten und dennoch 2 MSPS 
fahren könnte?) Bei der gain stage sollte es sich ja um eine Art OP 
handeln, dessen (MCU-interner) Ausgang dann den 
Sample-And-Hold-Capacitor lädt...

Kann dies jemand bestätigen? Leider habe ich dazu keine Aussage in den 
Datasheets und Appnotes finden können.

(Es ist klar, dass die gain stage nur im differential mode nutzbar ist 
und man ein Bit verliert, aber per Oversampling kann man das eine Bit 
bei Bedarf leicht wiederbekommen: 4 Samples addieren, durch 2 teilen, 
fertig)

[holger (Gast)]

>auch z.B. 100kOhm vor den AD-Eingang vorschalten und dennoch 2 MSPS
>fahren könnte?)

Träumer. Rechne einfach mal 10pF Eingangskapazität.
Die Grenzfrequenz eines RC Gliedes wirst du wohl selber hin bekommen.