differential Adc Input etwas unklar

extra schrieb:
> Wenn ich nun zB an den negativen Eingang des Adc eine Spannung von 1,65V
> anlege und am Positiven Eingang eine Spannung von 825mV anlege bekomme
> ich dann als Ergebnis 0 oder ist dann das Ergebnis 1023?

Im Prinzip "Weder noch".
Abgesehen davon, dass der Ausgang natürlich abhängig von der Auflösung 
und der Referenzspannung ist, beherrschen diff. ADCs negative 
Differenzen, die dann entweder vorzeichenbehaftet sind oder von der 
Mitte nach 0 gehen.

Bei 10bit (also 0...1023) könnte der Wandler also bei einer Differenz 
von 0V am Eingang ~512 ausgeben. Bei positiver Differenz geht es 
Richtung 1023, bei negativer Differenz Richtung 0.

Wenn das Ergebnis ein Vorzeichen hat, dann hast du bei 0V eine 0 als 
Ausgang, bei voller positiver Differenz ein Wert von 511, bei voller 
negativer Differenz einen Wert von -512.

extra schrieb:
> als Ergebnis 0 oder ist dann das Ergebnis 1023?

Differenziell schaltbare ADCs können gerne auch mal Zweierkomplement 
ausgeben, d.h. da könnte (je nach Referenz) so um -500 raus kommen.

extra schrieb:
> Also bekomme ich bei 0 Differenz (einen Eingang von 1,65V)einen Ergebnis
> von 2046?

2048. Entweder das oder eben 0 (mit der Möglichkeit, dann von ~2000 bis 
-2000 messen zu können), je nach Wandler.

Die Differenz ist aber auch Null, wenn beide Eingänge auf 0V, auf 1V 
oder auf 3V sind. Solange eben die Differenz der beiden Eingänge 0V 
beträgt.

Das sieht nach 12Bit ADC aus. Mit dem Offset 2048.
D.h. Wert 2048 = 0V differenz.
 < 2048 = negative differenz
 > 2048 = positive differenz

extra schrieb:
> PA0 1V PA1 1,65V das Ergebnis der Wandlung war 1570
1V-1.65V = -0.65V differenz, 1570-2048 = -478
> PA0 1V PA1 3,3V das Ergebnis der Wandlung war 550
1V-3.3V = -2.3V differenz, 550-2048 = -1498
> PA0 0V PA1 3,3V das Ergebnis der Wandlung war 0
0V-3.3V = -3.3V differenz, 0-2048 = -2048
> PA0 3,3V PA1 3,3V das Ergebnis der Wandlung war 1980
3.3V - 3.3V = 0V differenz, 1980-2048 = -68
> PA0 3,3V PA1 0V das Ergebnis der Wandlung war 4080
3.3V - 0V = 3.3V differenz, 4080-2048 = 2032

Umgerechnet auf 3.3V Referenz:
-478 = -.768V
-1498 = -2.412V
-2048 = -3.3V
-68 = -.108V
2032 = 3.273V

Ist zwar etwas ungenau (ADC kalibriert?, Referenzspannung genau?, oder 
meine Umrechnung stimmt nicht ganz), aber die Größenordnung stimmt.

Welcher Teil ist denn nicht klar?

1. Was wird gemessen?
 -> Die Differenz zwischen P(PA0) und N (PA1)
 Beispiel: PA0=1V PA1=1,65V
 Gemessen wird PA0-PA1 = 1V-1.65V = -0.65V

2. Wertebereich:
 Da die Differenz negativ sein kann, ist der Wert um einen 
Offset(12Bit/2 = 2048) verschoben. Der gemessene Wert kann von -Vref bis 
+Verf, also bei dir -3.3V bis 3.3V, gehen. 0V liegt bei der Hälfte also 
bei 12Bit der Wert 2048.

-Vref, -3.3V ergibt den Wert 0
0V ergibt den Wert 2048
+Vref, 3.3V ergibt den Wert 4095

3. Umrechnung, Behandlung von Offset und negativen werten:
Es gibt verschieden Möglichkeiten die Werte weiter zu verarbeiten. Z.B. 
die Werte als Spannung zwischen 0 und 6.6V mit Offset 3.3V betrachten 
und mit Unsigned weiter rechnen, negative zahlen verwerfen und nur mit 
positiven weiter arbeiten, umwandeln in signed, oder auch das vorzeichen 
getrennt behandeln.

Ich hab das exemplarisch als Umwandlung in signed vorgerechnet. Dafür 
einfach den Offset (2048) vom ADC Wert abziehen. Dabei wird der 
Wertebereich von 0 bis 4096 auf -2048 bis +2047 verschoben.

Vorher:
-3.3V = Wert 0
0V = Wert 2048
3.3V = Wert 4095

Nach Subtraktion des Offset:
-3.3V = Wert -2048
0V = Wert 0
3.3V = Wert 2047

Beispiel von oben: 1570-2048 = -478

4. Umrechnung des ADC Wertes in Spannung:
Der Wertebereich des ADC umfasst 2^12 Bit, und entspricht einem 
gemessenen Spannungsbereich von 2*Vref. Der Rest ist simpler Dreisatz.

bzw gekürzt:

Vollständig für PA0=1V PA1=1,65V

Der STM32F334x kann übrigens den Offset auch direkt abziehen, dann 
liefert der ADC direkt 16Bit signed Werte.

Reference Manual RM0364:
https://www.st.com/resource/en/reference_manual/dm00093941-stm32f334xx-advanced-armbased-32bit-mcus-stmicroelectronics.pdf

Seite 247 bzw. 304

Es gibt pro ADC 4 Offset Register ADCx_OFR1 bis ADCx_OFR4
in die untersten Bits ([11:0]) kommt der Offset, in die Bits [30:26] der 
Input Channel, und mit Bit [31] = 1 wird der Offset aktiviert.

Beispiel Offset1,Input1
ADC1_OFR1=(1ul<<31) | (1ul<<26) | 2048ul

extra schrieb:
> Hält der STM32 in diesem Fall wirklich eine Negative Spannung Aus?

An den Eingängen: NEIN An den Eingängen PA0, PA1 ... muss die Spannung 
zwischen 0 und VDDa liegen.

Aber die Differenz zwischen diesen beiden positiven Spannung kann 
negativ werden.

Eben maximal -3.3V wie im Beispiel wenn PA0=VinpP=0V und PA1=VinN=3.3V