ADC-Referenzspannung dithern

ps nochmal zur klarstellung. die frage ist: funktioniert der ADC 
(korrekt) wenn AREF 5 mV über AVCC und VCC liegt?

Christian schrieb:
> spannungsteiler welche das zu digitalisierende signal erzeugen müssen
> mit der selben spannung gespeist werden wie im mittel AREF sieht, nur so
> kürzen sich die spannungen in der rechnung raus.

Genau deshalb ist ein zweiter Spannungsregler nicht zu empfehlen. Dann 
wäre der Beitrag von PB0 nicht mehr proportional zur Referenzspannung.

Die Verfälschung von Vref müsste nach meiner Ansicht {0, 1/2} Bit 
(oversampling 2) oder {0, 1/4, 2/4, 3/4} Bit (oversampling=4) und 
synchron mit der AD-Wandlung sein.

Christian schrieb:
> AREF pin
> spannungen bis 5,005V habe. bei AVCC und VCC von genau 5V. wird das
> verrauschen über 5V einen effekt haben also funktionieren?
Derart geringe Spannungsüberhöhungen werden die Funktion nicht stören. 
Ab 0.3V wird es kritisch.

Vielleicht kann man mit Dithering die Auflösung erhöhen. Aber die 
absolute Genauigkeit lässt sich nicht über +-2LSB steigern. Somit würde 
ich den Einsatz eines genaueren AD-Wandlers in Betracht ziehen.

Harlekin schrieb:
> Genau deshalb ist ein zweiter Spannungsregler nicht zu empfehlen. Dann
> wäre der Beitrag von PB0 nicht mehr proportional zur Referenzspannung.

ich verstehe nicht was du mit proportional meinst?! wenn VCC ca. 10mV 
größer wäre dann wäre auch die PWM an PB0 etwas größer. ich habe da aber 
eh nichtgenau 5V da der Controller ja nicht ganz diesen wert erreicht. 
das macht aber nichts. wegen dem Blockkondensator bekomme ich keinen 
offset sondern nur die AC-anteile beim Umladen

ich hab mir jetzt überlegt einfach noch einen ganz kleinen vorwiderstand 
von 30 ohm über R1 zu setzen um so AVCC und VCC mit 5 V zu speisen und 
AREF mit ca 10mV weniger + ripple. dadurch bekomme ich zwar auch das 
Ripple auf den zu digitalisierenden spannugnsteiler aber das wirkt sich 
nur im 0,01mV bereich aus also sollte kein problem sein.

das mit der verfälschung ist in dem AN AVR121 beschrieben soll ideal 
2LSB p-p betragen und aufkeinenfall soll die sampling frequenz mit der 
ditherfrequenz korrelieren... ist auch dort erklärt

Harlekin schrieb:
> Vielleicht kann man mit Dithering die Auflösung erhöhen. Aber die
> absolute Genauigkeit lässt sich nicht über +-2LSB steigern. Somit würde
> ich den Einsatz eines genaueren AD-Wandlers in Betracht ziehen

warum nicht?
offset lässt sich korrigieren, gain auch, nicht-linearität ist aufwendig 
und macht laut atmel eh nur 0,5lsb aus, dann kommt noch rundungsfehler 
während der rechnung den man aber auch auf 0,5LSB reduzieren kann und 
der tritt dann aber auch nur bei den größeren zahlen auf, 
"nachkommastellen" die irrelevant sind.  und der quantisierungsfehler 
wird ja durch das oversampling auf 0,xxx reduziert. also sollte das doch 
im schlimsten fall nur diese 0,5LSB nichtlinearität ausmachen? oder sehe 
ich das mit der genauigkeit falsch?

Axel S. schrieb:
> Christian schrieb:
>> ps nochmal zur klarstellung. die frage ist: funktioniert der ADC
>> (korrekt) wenn AREF 5 mV über AVCC und VCC liegt?
>
> Ja. Nur taugt das nicht für das Dithering.
>
> Dithering setzt voraus, daß auf dem Meßsignal ein Rauschsignal liegt,
> das wenigstens 1 LSB Amplitude hat. Das heißt daß die Meßwerte vor der
> Dezimation um wenigstens +/- 1 um den wahren Wert schwanken. Wenn du mit
> 1 LSB an der Referenz wackelst, hat das nicht den gleichen Effekt.
>
> Einfaches Beispiel: Vref=5V, LSB=5mV. Eingangsspannung 200mV.
>
> Jetzt rechne einfach mal aus, welchen Wert der ADC liefert mit Vref=5V
> und Vin=195mV/205mV. Und dann nochmal fur Vref=4.995V/5.005V und
> Vin=200mV. Merkst du was?

danke für den hinweis. das hab ich garnicht bedacht. in der AN AVR121 
wird das aber genau so empfohlen... wieso haben die so einen quatsch 
geschrieben? ich hab mich aber auch schon gewundert, weil dort die 
schaltung zum verrauschen nicht so funktioniert wie die es beschreiben 
deswegen habe ich einen anderen aufbau gewählt.

außerdem - ich weis nicht ob dir das aufgefallen ist - wirkt sich das 
rauschen auf AREF stärker aus je größer die zu messende spannung ist.
z.b. sind die digitalwerte bei eingangspannung:
 4V und Vref=4.995V/5.005V => 818 und 820
 1V und Vref=4.95V/5.05V => 207 und 203
 4V und Vref=4.95V/5.05V => 827 und 811

wenn ich eh keine kleinen eingangsspannungen messen will und das 
rauschen auf AREF auf 50mV erhöhe dann sollte es doch gehen oder?

Hi Christian,
verliere deine Experimentierfreude an der Oversamplinglösung nicht!

Ich habe viel mit dieser Methode herumgespielt und sehr, sehr
gute praktische Resultate erzielt!(14 und 15 Bit Auflösung aus 10Bit 
ADC)

Vor allem, Oversampling setze ich bei vielen Messungen ein, wo es nicht
auf eine schnelle Dynamische Anzeige ankommt.
Die Messwerte müssen über ein kleines Widerstandsnetzwerk herankommen
um das Rauschen aufrechtzuerhalten. Aus Zeitmangel, leider, kann
ich wenig berichten, hier sind aber noch Grundlagen-Praxiswissen
zu deinem Vorhaben;

https://github.com/ElectricRCAircraftGuy/eRCaGuy_analogReadXXbit

http://shelvin.de/die-aufloesung-des-adc-vom-arduino-uno-erhoehen-auf-16-bit/

Viel Erfolg!

Spannungsteiler schrieb:
> Ich habe viel mit dieser Methode herumgespielt und sehr, sehr
> gute praktische Resultate erzielt!(14 und 15 Bit Auflösung aus 10Bit
> ADC)

Und was haben Dir diesen vielen Bits gebracht?
Sicherlich einen Genuß für die Augen, aber beim Vergleich mit einem 
hochauflösendem ADC wäre Dir die nach wie vor fehlende Linearität 
aufgefallen, bzw. hätte auffallen müssen.
Das steht auch in der AVR121, wird aber immer wieder gerne ignoriert.

Anders herum hätte man keine Probleme: man nimmt einen 16 Bit ADC und 
verwendet z.B. 12 Bit. Das geht bestens, ist aber natürlich nicht so 
cool ;-)

Christian K. schrieb:
> in meinem controller 37kohm und 22kohm
> bei wechseln der polarität des multimeters

Für eine korrekte Messung muss der uC an Betriebsspannung liegen.

Vorgehen:

VCC -- R50k ---+---- (Vref) --- Rin --- GND
               |
             Voltmeter
               |
              GND

VCC -----------+---- (Vref) --- Rin --- GND
               |
             Voltmeter
               |
              GND