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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannung an AVCC und Vref


Autor: A. R. (redegle)
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Hallo,

ich würde gerne wissen, welche Spannung maximal an den Eingängen AVCC 
und AREF (Vref) eines Mikrocontrollers anliegen darf (Atmega2560).
Hierzu könnte ich im Datenblatt 2 Angaben finden.

>Absolute Maximum Ratings*
>Voltage on any Pin except RESET
>with respect to Ground ................................-0.5V to VCC+0.5V

>ADC Characteristics – Preliminary Data
>AVCC Analog Supply Voltage        VCC - 0.3       VCC + 0.3 V
>VREF Reference Voltage            1.0             AVCC V
>VIN Input Voltage                 GND             VREF V

Heißt das, dass die "Absolut Maximum Ratings" die Spannungen sind, 
welche zu einer Zerstörung des ICs führen und dass die anderen 
Spannungen die Betriebsspannungen sind, bei deren Einhaltung das IC in 
seiner Spezifikation funktioniert.

AREF ist die Referenzspannung für den ADC.
Was genau ist AVCC?

Was würde passieren wenn z.B. beim Abschalten einer Schaltung an AREF 
länger Spannung anliegt als an VCC?

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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A. R. schrieb:
> Was genau ist AVCC?

Die Betriebsspannung für die AD-Wandler (sowie des ganzen Porttreibers 
auf dem auf die Analogeingänge hängen). Ist immer gleich Vcc (ggf durch 
einen Filter/Drossel entstört).

A. R. schrieb:
> Heißt das, dass die "Absolut Maximum Ratings" die Spannungen sind,
> welche zu einer Zerstörung des ICs führen und dass die anderen
> Spannungen die Betriebsspannungen sind, bei deren Einhaltung das IC in
> seiner Spezifikation funktioniert.

Jain. Das sind die Spannungen für die der Hersteller seine Hand ins 
Feuer legt. Es macht nicht gleich "Bumm". Der Prozessor kann ggf auch 
mehr ab; oder auch nicht.

Vcc ist die Betriebsspannung.

A. R. schrieb:
> Was würde passieren wenn z.B. beim Abschalten einer Schaltung an AREF
> länger Spannung anliegt als an VCC?

"Bumm"?
Zumindest werden dann wohl die internen Schutzdioden recht heiß.

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Normalerweise beschaltet man ARef nur mit einem 100nF Kondensator und 
versorgt das garnicht extern. Per Software kann man dann Vcc oder die 
interne Bandgap Referenz darauf schalten. Nur, wenn man eine externe 
Referenzspannung hat, die nicht Vcc ist, schließt man diese dort an.

Somit tritt der Fall, dass der Prozessor über ARef rückwärts versorgt 
wird, normal garnicht auf.

Grüße,

Peter

Autor: A. R. (redegle)
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>A. R. schrieb:
>> Was genau ist AVCC?

>Die Betriebsspannung für die AD-Wandler (sowie des ganzen Porttreibers
>auf dem auf die Analogeingänge hängen). Ist immer gleich Vcc (ggf durch
>einen Filter/Drossel entstört).

OK,

das macht die Sache nicht einfacher!
Das heißt dann zwangsweise, dass wenn ich nur 2 I/O Ports für den ADC 
verwende und den Rest als normale I/Os verwende, dann verseuchen mir die 
I/Os die Analogspannung.

>Jain. Das sind die Spannungen für die der Hersteller seine Hand ins
>Feuer legt. Es macht nicht gleich "Bumm". Der Prozessor kann ggf auch
>mehr ab; oder auch nicht.

Eigendlich wollte ich die Werte vom Hersteller nicht überschreiten.

>"Bumm"?
>Zumindest werden dann wohl die internen Schutzdioden recht heiß.

OK,
dass heißt also, dass eine externe Schutzdiode pflicht ist. Denn selbst 
bei einem einfachen LC-Glied möchte ich vermeiden, dass sich der C über 
den µC entläd.

>Normalerweise beschaltet man ARef nur mit einem 100nF Kondensator und
>versorgt das garnicht extern. Per Software kann man dann Vcc oder die
>interne Bandgap Referenz darauf schalten. Nur, wenn man eine externe
>Referenzspannung hat, die nicht Vcc ist, schließt man diese dort an.

>Somit tritt der Fall, dass der Prozessor über ARef rückwärts versorgt
>wird, normal garnicht auf.

Das Problem ist, dass die interne Bandgap-Referenz nicht gerade sehr 
stabil ist und ich zwangsweise eine externe Referenz benutzen muss, weil 
sich meine Analogschaltung auch auf diese Referenz bezieht.

Wie wird die Spannung an Vref intern verwendet?
Wirkt sich ein kleines schwanken von AVCC auf die Genauigkeit aus?

Währe es möglich, eine externe 5V Referenzspannung an Vref zu schalten, 
wenn ich mit einer externen Schutzdiode gewährleiste, dass VCC+0,5V 
nicht überschritten wird?
Oder reichte es schon aus, wenn ich die Referenzspannung mit einer 
Serienimpedanz von 1kohm versehe, so dass die Leistung in der internen 
Schutzdiode sehr klein wird?

Autor: Jörn Paschedag (jonnyp)
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Es gibt eine goldene Regel, die eigentlich für alle Ics gilt: Alle 
Spannungen müssen innerhalb der Versorgungsspannung liegen.

Autor: Ulrich (Gast)
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Ein Widerstand (ruhig auch 10 K) vor dem Eingang VRef wäre schon eine 
Lösung. Der AD Wandler zieht nicht viel Strom. Die interne Ref. wird 
ggf. auch nur eher hochohmig dazugeschaltet. Eventuell noch ein 
Kondensator (15-100 nF) am µC dazu - das bisschen Ladung aus dem 
Kondensator kann die Schutzdiode vertragen.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>Es gibt eine goldene Regel, die eigentlich für alle Ics gilt: Alle
>Spannungen müssen innerhalb der Versorgungsspannung liegen.

Nicht für alle. Gegenbeispiel: CD/74xx4049/4050.

>Das Problem ist, dass die interne Bandgap-Referenz nicht gerade sehr
>stabil ist und ich zwangsweise eine externe Referenz benutzen muss,...

Stabil ist die schon. Nur der Wert hat eine bestimmte Toleranz. Nach 
einer einmaligen Kalibrierung durchaus brauchbar.

>Währe es möglich, eine externe 5V Referenzspannung an Vref zu schalten,
>wenn ich mit einer externen Schutzdiode gewährleiste, dass VCC+0,5V
>nicht überschritten wird?

Wenn die Referenzspannung>VCC ist, misst du u.U. Mist. Außerdem ist eine 
Referenzspannung von 5V nicht gerade rechenfreundlich. Z.B. 4,096V Als 
Referenzspannung bieten sich da eher an.

MfG Spess

Autor: A. R. (redegle)
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>Ein Widerstand (ruhig auch 10 K) vor dem Eingang VRef wäre schon eine
>Lösung. Der AD Wandler zieht nicht viel Strom. Die interne Ref. wird
>ggf. auch nur eher hochohmig dazugeschaltet. Eventuell noch ein
>Kondensator (15-100 nF) am µC dazu - das bisschen Ladung aus dem
>Kondensator kann die Schutzdiode vertragen.

Die interne Referenz ist scheinbar fest mit dem Ausgang verbunden und 
zwar über einen 32kohm Widerstand.
Wenn die Refernzspannung eine Impedanz von 10kohm hat bildet sich ein 
Spannungsteiler.

Ich werde sehr wahrscheinlich eine Refernz von ca. 4,75V verwenden.
Der Strom wird auf 20mA begrenzt.
Zwischen AREF und VCC wird eine Diode geschaltete, so dass bei den 20mA 
maximal eine Spannungsdifferenz von 0,4V entsteht.

>Wenn die Referenzspannung>VCC ist, misst du u.U. Mist. Außerdem ist eine
>Referenzspannung von 5V nicht gerade rechenfreundlich. Z.B. 4,096V Als
>Referenzspannung bieten sich da eher an.

Ich messe 2 analoge Spannungen, welche mit einander dividiert werden. 
Dabei ist der absolute Wert nicht von Relevanz.

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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>Die interne Referenz ist scheinbar fest mit dem Ausgang verbunden und
>zwar über einen 32kohm Widerstand.
>Wenn die Refernzspannung eine Impedanz von 10kohm hat bildet sich ein
>Spannungsteiler.

Im Datenblatt
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...
sieht man auf Seite 276 Abbildung 25-1.
Dort gibt es den Datenpunkt REFS (Reference Select).
Und man sieht, dass man die interne Referenz durch geeignete Einstellung 
von diesem Datenpunkt mit dem nachgeschalteten FET wegschalten kann.

Entsprechend Seite 289 25.8.1 stellt man für den Betrieb an einer 
externen Referenz für REFS[1..0] 0b00 ein (siehe Table 25-3).
Dann ist die interne Referenz ausgeschaltet und sollte extrem hochohmig 
gegen ARef sein, das dann als externe Referenzquelle fungiert.

Bei welchen Einstellungen sind die 32 kOhm denn gemessen?

Grüße,

Peter

Autor: A. R. (redegle)
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@Peter Diener
Danke, dass habe ich gar nicht gesehen.

Ich war auf S. 376
2te Zeile von unten
RREF Reference Input Resistance 32 kohm

>Dann ist die interne Referenz ausgeschaltet und sollte extrem hochohmig
>gegen ARef sein, das dann als externe Referenzquelle fungiert.

Das schon.
Dann gilt der Widerstand wahrscheinlich gegen Masse und nicht gegen die 
interne Referenz, wie ich es fälschlicherweise angenommen habe.
Trozdem ergibt sich ein Spannungteiler zur Masse.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn es ohne hin nur darauf ankommt 2 Spannungsmessung miteinander zu 
Vergleichen, braucht man keine langzeitstabile oder Genaue Referenz. Da 
reicht die interne Referenz.

Die 32 kOhm bei Aref werden nicht als normeler Widerstand gegen Masse zu 
sehen sein. Die interne Ref. ist nur recht hochohmig und könnte dass 
nicht sinnvoll treiben. Wenn man sonst keine weiteren Informationen 
findet hilft nur nachmessen. Die Kombination 100 nF und Widerstand (ca. 
10-50 K) entspricht in etwa der Schaltung von der internen Ref. aus - 
sollte also gehen.

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