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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Referenzspannung und Messwert eines A/D-Wandlers


Autor: Wolfgang-G (Gast)
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Bisher war ich der Meinung, dass der gemessene Messwert eines 
A/D-Wandlers u. a. proportional seiner Referenzspannung ist.
Bei meinen Messungen am ADS1255 zum Rauschen suchte ich eine konstante 
"rauschfreie" Spannungsquelle.
Dabei dachte ich u. a. an die Referenzspannungsquelle, die am ADS1255 
angeschlossen ist.
Wenn der Wandlereingang an seine Referenzspannungsquelle angeschlossen 
wird, sehe ich einen Temperaturgang von ca. 8 Einheiten also 3 Bit bei 
einer Gesamtauflösung von 23 Bit bei Zimmertemperaturen von 19° bis 
23°C.
Bitte keine Diskussion, wozu 23 Bit Auflösung.
Welcher Gedankenfehler könnte vorliegen?
MfG

Autor: Falk Brunner (falk)
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Temperaturspannungen.

Autor: Anja (Gast)
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Wolfgang-G schrieb:
> Welcher Gedankenfehler könnte vorliegen?

Die Referenzspannung und die Eingangsspannung werden bei Deinem Wandler 
nicht gleichzeitig erfaßt, also geht das Rauschen der Referenz mit ein.
Bei einer guten Referenz hast Du so etwa 20-21 rauschfreie Bits.

Gruß Anja

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Anja (Gast)

>Die Referenzspannung und die Eingangsspannung werden bei Deinem Wandler
>nicht gleichzeitig erfaßt, also geht das Rauschen der Referenz mit ein.

Der OP redet aber von einer thermischen Drift, nicht Rauschen.

MfG
Falk

Autor: Anja (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Der OP redet aber von einer thermischen Drift, nicht Rauschen.

Ok, da gibt es aber nicht nur die Thermospannung sondern beim ADS1255 
auch noch die Gain Drift von 0,8ppm/K also typisch rund 13 counts / 
Kelvin.

Gruß Anja

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>auch noch die Gain Drift von 0,8ppm/K also typisch rund 13 counts /
>Kelvin.
Danke für den Hinweis.  Es musste ja eine Erklärung dafür geben. Diese 
leuchtet mir ein.
Noch eine Frage: Wie ist Gain Drift definiert? Die Verstärkung ist auf 1 
eingestellt.
Hätte ein A/D-Wandler ohne Verstärkungseinstellung vielleicht nicht 
diese Probleme?
Thermospannung würde ich ausschließen, da die gesamte Schaltung rel. 
klein ist und dadurch kaum Temperaturunterschiede auftreten.
MfG

Autor: Anja (Gast)
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Wolfgang-G schrieb:
> Noch eine Frage: Wie ist Gain Drift definiert? Die Verstärkung ist auf 1
> eingestellt.
Als temperaturabhängige Abweichung vom gewählten Verstärkungsfaktor.

> Hätte ein A/D-Wandler ohne Verstärkungseinstellung vielleicht nicht
> diese Probleme?

Wenn ich mir den LTC2400 (single ended Wandler) anschaue: 0.01ppm/K 
"Full scale drift" könnte man das vermuten. Es gibt jedoch von LTC auch 
Wandler mit Verstärkungseinstellung und 0.1ppm/K als auch andere 
differentielle Wandler ohne Verstärkungseinstellung ebenfalls mit 
0.1ppm/K.
Also scheint der Unterschied eher zwischen single ended und 
differentiell zu liegen.
Von da her scheint der ADS hier nicht besonders gut optimiert zu sein.

Gruß Anja

Autor: Anja (Gast)
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Wolfgang-G schrieb:
> Thermospannung würde ich ausschließen, da die gesamte Schaltung rel.
> klein ist und dadurch kaum Temperaturunterschiede auftreten.

2 Grad Temperaturunterschied hat man schnell auf der Leiterplatte. Da 
reichen wenige Milliwatt an Leistung.

Lötzinn und Kupfer ergeben 3uV/K Thermospannung.
Kupfer und Kovar (Anschlußbeine von ICs im Metallgehäuse) haben 40uV/K.

http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an86f.pdf

Hast Du wirklich alle Thermoelemente paarweise designed und so 
angeordnet daß sie gleiche Temperatur haben und frei von Luftbewegungen 
sind?

Gruß Anja

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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Sehr aufschlussreicher Artikel.
Unter Beachtung der im Artikel aufgeführten Fehlermöglichkeiten sehe ich 
meine "Konstruktion" unter einem anderen Blickwinkel. Insbesondere die 
wirklich paarweise Anordnung von Lötstellen wurde nicht als wichtig 
gesehen.
Aber wenn es tatsächlich bei der möglichen Auflösung um die letzten Bits 
geht, muss man sich schon besondere Gedanken machen.
Deshalb nochmals vielen Dank für die Hinweise.
MfG

Autor: Arc Net (arc)
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Hinzukommen u.U.
- noch das nicht lineare Verhalten, falls die Buffer im AD-Wandler an 
sind und die Eingangsspannung > AVDD - 2.0 V ist.
- die Fehler die durch die relativ niedrige Eingangsimpedanz (drift) des 
AD-Wandlers auftreten (die Referenz muss diese und die Referenzeingänge 
des Wandlers treiben können)
u.U. kann aber auch schon die interne Offset-/Verstärkungskalibrierung 
diese Fehler ausgleichen.

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