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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ADC-Ref.-Spannung durch Kondensator


Autor: peter (Gast)
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Hallo,

manche (speziell höherauflösende Delta-Sigma-) ADCs haben eine relativ 
lange Wandlungszeit.
Nun sollte die Referenzspannung während der Wandlung ja möglichst 
konstant bleiben.
Festspannungsregler rauschen aber doch relativ stark und RC-Tiefpässe 
sind bei z.B. 24 bit-ADCs auch nicht mehr so brauchbar.
Wäre es denkbar, vor der Wandlung einen mit dem Referenzeingang 
verbundenen Kondensator über einen analogen Switch (z.B. 4066) auf die 
Referenzspannung aufzuladen, dann von der Spannungsquelle zu trennen und 
so über die Wandlungszeit eine relativ rauscharme Referenzspannung zu 
erhalten
Diese würde bei genügend großer Kapazität und geringen Eingangsströmen 
auch relativ konstant bleiben, bzw. durch die Entladung einen 
systematischen Fehler erzeugen, den man ermitteln kann.

Wäre so was machbar?

Herzlichen Dank im Voraus,
Peter

Autor: Bernhard T (Gast)
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Sorry, aber ein Festspannungsregler als Ref für nen 24 bit Wandler ??
Selbst hochgenaue Spannungsreferenzen schaffen die benötigte Genauigkeit 
nicht einfach so.
Beispiel UREF = 2,5V dann entspricht  einem Bit  weniger als 150 
NanoVolt !
Was möchtest du eigentlich messen ?

Autor: Norbert (Gast)
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Sieh mal bei http://www.linear.com nach.
Da findest du alles, was dein analoges-24bit-Herz begehrt.

Schönen Gruß    Norbert

Autor: peter (Gast)
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@Bernhard T:
Deswegen ja der Kondensator.
Mir geht es nicht um absolute Genauigkeit sondern nur um Minimierung des 
Rauschens der Spannungsquelle.

Einen LTC2400 habe ich mit einem Festspannungsregler als  Referenz bis 
jetzt zumindest soweit bekommen, dass nur die letzten beiden Stellen des 
(dezimalen) Wandlungsergebnisses schwanken.

Ich möchte einen Luftdrucksensor auswerten und damit einen Höhenmesser 
realisieren.

Autor: mikki merten (Gast)
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@peter
Neben den üblichen Design Tips Uref Vcc über entsprechende 
LC-Kombinationen entsprechend zu entkoppeln, bzw. auch eine entsprechend 
stabile Referenzspannungsquelle zu wählen, spielt natürlich auch das 
entsprechende Leiterplattendesign. Schon bei 10Bit Auflösung des AVR 
werden recht hohe Ansprüche an das entsprechende Analog-Design der 
Leitplatte gestellt. Solche Schaltungen arbeiten nicht mal eben als 
Testaufbau auf die letzten Bits genau.

Autor: peter (Gast)
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hallo mikki,

du hast vollkommen recht mit dem leiterplattendesign.

es würde mich nur grundsätzlich interessieren, ob die lösung mit dem 
kondensator funktionieren bzw. eine verbesserung bringen würde.

Autor: mikki merten (Gast)
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@peter
Vom Denkansatz schon, wenn du einen entsprechenden Anlagswitch zu 
Verfügung hättest, der einen unendlichen Widerstand hätte, und des 
Rückwirkungen von der Versorgungsspannung auf den Ausgang = 0 wären. 
Solche idealen Halbleiterbauelemente werden wohl ewig ein Wunschtraum 
bleiben. Auch dürften die wenigsten über entsprechend genaue Messmittel 
verfügen um derartige Auswirkungen noch messen zu können.

Autor: Norbert (Gast)
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Für die Auswertung eines Sensors, hier Drucksensor, würde ich immer die 
Microconverter ADuC812,.....ADuC834er-Serie von Analog Devices 
vorziehen.

ADC's von 12bit, 16bit und 24bit,
Kondensatorzwischenspeicherung(was für ein Wort!) als S&H-Schaltung,
Interne Referenz,
Schnelle Sigma-Delta-Wandlung,
8051-Core,
und, und, und.....

Zu sehen unter http://www.analog.com/microconverter/

Schönen Gruß   Norbert

Autor: mikki merten (Gast)
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@Nobert
Die 24 Bit sind etwas geschönt, macht sich aber gut für die Werbung. 
Einschränkungen macht ANALOG ja selber im Datenblatt. Das Problem sauber 
Analogdesign hast du damit auch nicht gelöst. Und wenn ich so an die 
Lieferzeiten bei Analog denke ...

Autor: Deimos (Gast)
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Hallo,

Die 24 Bit stammen wirklich nur von PR-Leuten, Hört sich halt prima an. 
Wir haben einen ADC von Burr-Brown eingesetzt, und mehr als 16 -18 Bit 
kannst man nicht für Messungen verwenden. Mit den restlichen Bits kannst 
du allenfalls schlechte Zufallszahlen erzeugen. Als Spannungsversorgung 
eignen sich sehr wohl Linearregler die gut abgeblockt sind. Als 
Referenzspannungsquelle haben wir einen guten OP eingesetzt, der am 
Ausgang 10µF/100nF verpasst bekam. Jeder mm Weg der die Refspannung vom 
Pin entfernt ist, ist zu viel. Das gleiche gilt für den Wandlereingang. 
Die Platine muss meist Masseflächen unter den IC haben, die Rückseite 
der Platine am besten als Massefläche die richtig niederohmig an alle 
Massepins angebunden ist auslegen. Schaden tut bei solch genauen Wandler 
auch ein Deckel aus Cu über dem Teil, IC der für die Wandlung zuständig 
ist. Zu allen guten ADC's gibt es ein Referenzdesign an das man sich 
möglichst halten sollte. Und wenn man al das beachtet hat kann man 
wunderbar seine nicht flowtenden 18 bit nutzen.

Gruß Deimos

Autor: Norbert (Gast)
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@mikki

Die 24bit, die hier einigemale diskutiert werden, kommen ja nur wegen 
den Einzel-Datenbyts von 3x8bit zustande.
Da wo es um hohe Auflösung geht, reichen 20 oder 22bit.

Das Analogdesign von den ADuC's ist relativ einfach.
Ich selber setzte den ADuC812 (12bit) erfolgreich ein. Und das 
PCB-Design ist in der ganzen Familie identisch.

Für den Einstieg sollte man aber immer mit einem EVAL-Board 
beginnen.(Disti.Spoerle)

Ich bevorzuge diese MCU deshalb, weil es möglich ist, kompakte
Auswertungen im Sensorgehäuse zu realisieren.

Wen Platz keine Rolle spielt, kann Peter den LTC2400 einsetzen.
Für diesen ADC würde ich dann eine eigene Spannungsversorgung aufbauen 
und das SPI-Interface über Optokoppler an eine beliebige MCU ankoppeln.

Da der LTC2400 während der A/D-Wandlung keine externe Steuervorgänge 
benötigt, ist eine Störungs/Spicesfrei Umsetzung
zuerwarten.

Aber denoch, egal wie Peter sich entscheidet, ein Minimum an
hochwertiger Entwicklungsarbeit wird ihm nicht erspart bleiben.

Schönen Gruß   Norbert

Autor: mikki merten (Gast)
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@norbert

Ich habe die 24 Bit Auflösung auch lediglich als hypothetische Frage 
verstanden, im täglichen Umgang mit MCUs dürfte eine derartige Auflösung 
wohl kaum eingesetzt werden, mal ganz abgesehen davon ob sich derartige 
Schaltungen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten dann noch vermarkten 
lassen. Die ADuC's sind ein recht interessantes Konzept. Hatte ich mir 
vor ca. 8 Monaten auch mal angeschaut, aber wegen der nicht immer 
rosigen Liefersituation wieder verworfen.

Autor: Bernhard T (Gast)
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Hallo Peter,

Du wirst mit einer internen Ref sicher besser fahren. Ein beliebter 
Trick ist den Sensor mit der gleichen Ref zu speisen, wie den Wandler 
(manche Sensoren lassen das ausdrücklich zu). Bei auf Wiederständen 
basierenden Sensoren kann sogar durch eine gemeinsame Ref-Stromquelle 
erfolgen. Der AD7783 z.B. verfügt über ein 200uA Stromquelle  mit der 
man eine Messbrücke und einen in Reihe geschalteten Wiederstand zur 
Erzeugung der Ref-Spannung betreiben kann. Mann vergleicht also 
eigentlich nur zwei Wiederstände wobei sich der Ref Wiederstand extrem 
konstant verhält. Das setzt natürlich Differenzeingänge zwingend voraus. 
Heute üblich sind oft auch interne programmierbare Tiefpass Filter und 
PGA's ( program. Verstärker um den Messbereich optimal anzupassen). Das 
zusammen mit den obengenannten Maasnahmen sauberes Layout, evtl. 
galvanisch getrennte Stromversorgungen und Optokopler an der 
Schnittstelle zum uPro sollte ein recht genaues System ergeben. Schau 
dich mal bei AD um die haben einige Doc s zum Einsatz von solchen 
Wandlern. Übringens hat TI, seit dem sie die Edelschmiede Burr-Brown 
aufgekauft haben, einige interessante  Wandler zu super Preisen.

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