Guten Abend,
ich habe die Abteilung gewechselt und brauche etwas Starthilfe.
Ich soll in einem Prüfgerät eine 3,3V Spannung messen. Die Spannung ist
die ADCref. Der ADC hat 12 bit, also 3,3 / 4096 = 805 uV / Bit. Mit der
gemessenen Spannung wird ein Fehler der 3,3V herauskalibriert.
Und das ist der Punkt. Um die Spannung so genau zu messen, muss ich die
Spannung muss ich mindestens doppelt so genau messen, also besser als
+/- 200 uV.
Ehrlich gesagt hab ich keine Idee, wie man ohne enormen Aufwand so
sauber messen soll. Klar: ein Dmm mit RS232 oder ähnliches einbauen ist
machbar, aber nicht das Mittel der Wahl. Und eigentlich zu groß für den
Nadelbettadapter.
Bin für Vorschläge offen :-)
Christoph schrieb:> ich habe die Abteilung gewechselt> Ehrlich gesagt hab ich keine Idee,
Wechsel wieder zurück, wo Du herkommst.
Ist besser so für alle... Je früher, je besser...
Christoph schrieb:> Ehrlich gesagt hab ich keine Idee, wie man ohne enormen Aufwand so> sauber messen soll. Klar: ein Dmm mit RS232 oder ähnliches einbauen ist> machbar, aber nicht das Mittel der Wahl. Und eigentlich zu groß für den> Nadelbettadapter.
Die professionelle Lösung wäre ein kalibriertes Bench-DMM mit
LXI-Schnittstelle, welches Du im Rahmen Deines Test & Kalibrierprogramms
mit ansprichst.
Wenn Du das nicht möchtest, könntest Du natürlich auch aus einem ADC und
einer dazu passenden Referenz eine eigene Messlösung in höherer
Präzision entwickeln und das dann im Kalibrierlabor kalibrieren lassen.
Nur lohnt sich in sehr vielen Fällen der ganze Entwicklungsaufwand für
die wenigen Testadapter nicht, so daß man lieber auf die oben genannte
Lösung mit externem DMM zurückgreift.
Christoph schrieb:> Und das ist der Punkt. Um die Spannung so genau zu messen, muss ich die> Spannung muss ich mindestens doppelt so genau messen, also besser als> +/- 200 uV.
Nicht wirklich ein Problem.
> Ehrlich gesagt hab ich keine Idee, wie man ohne enormen Aufwand so> sauber messen soll. Klar: ein Dmm mit RS232 oder ähnliches einbauen ist> machbar, aber nicht das Mittel der Wahl.
Tja nun, die können es, du nicht ?
Du brauchst also eine auf 0.006% ansolut genaue Referenzspannung. So
genaue und ewig langzeitstabile gibt es nicht. Also immer wieder
kalibrieren und korrekturrechnen.
Christoph schrieb:> Nadelbettadapter
und mit allen adaptierten Nadeln mit ihren Kabeln auf 200µV genau?
Du kannst froh sein in die Gegend von mV zu kommen und solltest
unbedingt noch einige Kurse Messtechnik belegen!
oszi40 schrieb:> Nur mal so als kleiner Einwurf: Temperatur? Elektrochemische> Elemente...
guter Einwand, Goldnadeln auf Zinn oder gar schon bis aufs Kupfer!
Christoph schrieb:> Und das ist der Punkt. Um die Spannung so genau zu messen, muss ich die> Spannung muss ich mindestens doppelt so genau messen, also besser als> +/- 200 uV.
Ein 34470A kommt bei 3.3V nach einem Jahr noch auf eine spezifizierte
Genauigkeit von 73 µV. Das sollte doch reichen.
> Klar: ein Dmm mit RS232 oder ähnliches einbauen ist> machbar, aber nicht das Mittel der Wahl.
Ja, klar ...
oszi40 schrieb:> Nur mal so als kleiner Einwurf: Temperatur? Elektrochemische Elemente...
Da kommt es auf die Differenz der Temperaturen von den Kontaktstellen
an.
Wolfgang schrieb:> Da kommt es auf die Differenz der Temperaturen von den Kontaktstellen> an.
und wie lange dauert das Angleichen der Temperaturen bei dem schmalen
Weg über die Nadelspitze?
Will er solange warten oder kann das sicherstellen?
Nadeladapter heisst (hiess für mich) in der Fertigung am ICT und da
musste es schnell gehen.
Wolfgang schrieb:> Differenz der Temperaturen
Differenz der Temperaturen: Messgeräte werden üblicherweise bei einer
bestimmten Temperatur geeicht. Wenn er dann in den Tropen oder in Alaska
messen möchte, könnte das Ergebnis recht verschieden sein.
Bisher ist der TO Christoph noch gar nicht in der Lage sein Problem
ausreichend zu schildern. Übliche Salamitaktik?
Wenn die Forderung nicht realistisch ist (das verwiesene 3500 Euro MM
ist es nicht, leider) dann muss die Forderung geändert werden.
Mir klang diese Forderung nach der Genauigkeit absolut unrealistisch
vor, aber da ich seit langem nurnoch Software gemacht habe, bin ich halt
etwas eingerostet.
Ich hatte etwas davon gelesen, mit einer 3,3V Referenz zu arbeiten, die
Differenzspannung zu bilden, und auf einen großen Bereich zu verstärken
(wie sei jetzt erstmal egal) und diese gemessene Spannung dann über
einen AD zu wandeln. Wie das jetzt aber genauer werden soll, erschließt
sich mir nicht, da die relativen Fehler ja auch nach Subtraktion und
Multiplikation gleich bleiben, bzw durch die zusätzlichen Stufen ja noch
größer werden. Oder denke ich da falsch?
Was spricht aber dagegen, wenn man die Spannung mit einem 14 bit ADC
aufnimmt, und der eine recht genaue Referenzdiode bekommt?
Dass das Gerät dann kalibriert werden muss, ist klar.
Wolfgang schrieb:> Da kommt es auf die Differenz der Temperaturen von den Kontaktstellen> an.
DUT und Tester haben die gleiche Temperatur. Es wird nicht Inline
getestet.
> Was spricht aber dagegen, wenn man die Spannung mit einem 14 bit ADC> aufnimmt, und der eine recht genaue Referenzdiode bekommt?
Deine mangelnden Faehigkeiten sowas hinzubekommen.
> Dass das Gerät dann kalibriert werden muss, ist klar.
Klar, und jedes Jahr neu. Mal vorausgesetzt deine Schaltung waere so gut
wie die eines teuren Multimeters, auch das musst du ja ab und an zur
kalibrierung wegschicken.
Olaf
Joachim B. schrieb:> und wie lange dauert das Angleichen der Temperaturen bei dem schmalen> Weg über die Nadelspitze?
Nicht die Nadelspitzen müssen sich in der Temperatur an die Pads
angeichen, sondern beide Nadeln müssen die selbe Temperatur haben und
beide Pads müssen die selbe Temperatur haben. Die Temperaturdifferen
zwischen Pads und Nadeln spielt keine Rolle. Guck mal auf die Vorzeichen
der Kontaktspannungen.
Der Querschnitt der Kontaktfläche spielt also überhaupt keine Rolle.
Viel wichtiger ist, dass klar ist, welche Metalle sich berühren.
Ja. Allenfalls nochmals ueber die Spezifikationen und den Messprozess
nachdenken...
Was soll denn geschehen & wozu ? Es genau messen zu wollen/muessen,
bedeutet den Prozess zu verstehen. Was geschieht, wenn es denn weniger
genau waere ?
Oft spezifizieren Leute mit Null Ahnung irgendwelche Fantasien. Deswegen
muss man die nicht immer & unbedingt erfuellen.
Christoph schrieb:> Mit der gemessenen Spannung wird ein Fehler der 3,3V herauskalibriert.
Auf den Punkt solltest Du genauer eingehen. In der Praxis hast Du eher 2
Werte, deren Verhältnis dich interessiert und wo du mit 12 oder 13 Bit
hinkommt. Oder zeig Mal die Referenz, ob die 12 Bit (Stabilität)
überhaupt würdig ist.
Wolfgang schrieb:> Ein 34470A kommt bei 3.3V nach einem Jahr noch auf eine spezifizierte> Genauigkeit von 73 µV. Das sollte doch reichen.
Selbst ein olles 34401 würde das mit seinen 300 µV/Jahr noch locker
schaffen.
Neben der Ref. Spannung geht auch noch der ADC selber ein. Daher macht
man oft die Kalibrierung nicht am der ADC Ref. Spannung, sondern mit
Hilfe des ADCs in der Schaltung. Man legt also eine definierte Spannung
an lässt den ADC messen. Die Kalibrierung kann dann ggf. auch später
erneuert werden.
Wie genau es werden muss, hängt von der Anwendung ab, nicht nur der
Auflösung des ADCs. Gar nicht so selten ist Fehler beim ADC mehr als 1
LSB und die Anforderungen in der Anwendung noch einmal geringer.
Auch im Nadelbett sollten 200 µV noch machbar sein, wenn da keine grobem
Schnitzer drin sind oder große Temperaturunterschiede sind. Übliche
Thermospannungen für Metalle sind im Bereich 10 µV/K,wenn man nicht
gerade spezielle Legierungen wie Konstantan hat.
Welche Anwendung erfordert 0,2mV Genauigkeit?
Zumal es sich bei 3,3V um eine Versorgungsspannung handelt.
Ist das nur ein Eignungtest in der neuen Abteilung?
Die ganze Idee mit dem genauen ADC klingt nicht so schlau. Ein ADC ist
sinnvoll, wenn du zumindest so grob den ganzen Eingangsspannungsbereich
nutzen kannst. Hier nimmst du einen ADC mit 4096 Werten und nutzt dann
nur die 5 LSB-Schritte zwischen 3.2 V und 3.4 V, grob ausgedrückt.
In diesem Fall würde ich eher versuchen, den Fehler per
Differenzverstärker analog zu verstärken und dann erst abzutasten.
Christoph schrieb:> Was spricht aber dagegen, wenn man die Spannung mit einem 14 bit ADC> aufnimmt, und der eine recht genaue Referenzdiode bekommt
Es gibt keine so genauen Referenzdioden.
Josephson-Normal könnte passen.
Marek N. schrieb:> Selbst ein olles 34401 würde das mit seinen 300 µV/Jahr noch locker> schaffen
Ist aber nicht mal eben so nachzubauen. Da steckt schon mehr
Gehirnschmalz hinter, als einfach Bauteile zusammenzulöten.
Abef ja: es geht mit know how, die können es ja auch. Billiger ist es,
denen die Kiste abzukaufen.
Lurchi schrieb:> Übliche> Thermospannungen für Metalle sind im Bereich 10 µV/K,wenn man nicht> gerade spezielle Legierungen wie Konstantan hat.
Die Paarung ist Gold/Kupfer bzw. Gold/Zinn (die Nadeln stechen
üblicherweise ein, also wird es wohl ein undefinierter Materialmix
sein).
Christoph schrieb:> Die Spannung ist> die ADCref. Der ADC hat 12 bit, also 3,3 / 4096 = 805 uV / Bit. Mit der> gemessenen Spannung wird ein Fehler der 3,3V herauskalibriert.>> Und das ist der Punkt. Um die Spannung so genau zu messen, muss ich die> Spannung muss ich mindestens doppelt so genau messen, also besser als> +/- 200 uV.
Nur weil der ADC in deinem Prüfgerät 805uV auflösen kann, heißt das doch
noch lange nicht, dass die Referenzspannung das auch hergeben muss.
Was ist wirklich gefordert?
Daran habe ich jetzt so meine Zweifel. Ich habe jetzt den Schaltplan
bekommen. Die 3,3V sind die Systemspannung, die direkt auch auf den
ADCref gehen. Da ist keine Spannungsreferenz drinnen. Die ADCref wird
also genau so "genau", wie es der MIC28512 liefert (Schaltplan darf ich
leider nicht veröffentlichen, ist aber eigentlich 1:1 vom DB
übernommen).
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/MIC28512-70VIN-2A-Synchronous-Buck-Regulator-DS20005524B.pdf
Gibt es eine Möglichkeit, die Größenordnung der Spannungsschwankung
eines solchen Reglers abzuschätzen? Alleine im Bereich 0-500mA liegt
diese ja bereits bei 0,05V. Last seien wohl (im Idle des Controllers,
der dran hängt) etwa 120mA, also genau in dem Bereich, für den der
Regler recht ungenau arbeitet (siehe Fig. 2-10).
Zumindest die Feedback-Spannung scheint bis 75°C ziemlich sauber zu
stehen.
Sven B. schrieb:> In diesem Fall würde ich eher versuchen, den Fehler per> Differenzverstärker analog zu verstärken und dann erst abzutasten.
Ja das war ja das, was ich weiter oben schon überlegte, aber auch war
der Gedanke, dass ich eine enorm kleine Differenz verstärken muss, um
diese dann abzutasten. Das Rauschen verstärke ich aber dann genauso mit.
Einen hohen SNR würde ich bei 800µV nicht mehr erwarten.
MaWin schrieb:> Marek N. schrieb:>> Selbst ein olles 34401 würde das mit seinen 300 µV/Jahr noch locker>> schaffen>> Ist aber nicht mal eben so nachzubauen. Da steckt schon mehr> Gehirnschmalz hinter, als einfach Bauteile zusammenzulöten.>> Abef ja: es geht mit know how, die können es ja auch. Billiger ist es,> denen die Kiste abzukaufen.
Das 34401 nutzt eine LM399 als Referenz in ziemlicher
Standardbeschaltung.
Beim 3458a läuft die LTZ1000 mit höherer Temperatur als nötig (= höhere
jährliche Drift als möglich).
Und hier reicht, bei passender Schaltungsidee, die natürliche
Ausgangsspannung dieser Referenzen aus und die Schaltung vereinfacht
sich (und es kann eine besserer Langzeitstabilität erreicht werden).
Burn-in/Stabilisierung und Selektion sind das eigentliche Geheimnis der
Hersteller, wenn es um extrem stabile Referenzen geht (was bei den
Anforderung hier unnötig ist).
Ohne LM399 und LTZ1000 geht's auch (nur ein Haufen REF102):
Eleven years of monitoring an ultra-stable 10 V zener-based voltage
standard
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/733/1/012065/pdf
Hallo Christoph,
Christoph schrieb:> Gibt es eine Möglichkeit, die Größenordnung der Spannungsschwankung> eines solchen Reglers abzuschätzen? Alleine im Bereich 0-500mA liegt> diese ja bereits bei 0,05V. Last seien wohl (im Idle des Controllers,> der dran hängt) etwa 120mA, also genau in dem Bereich, für den der> Regler recht ungenau arbeitet (siehe Fig. 2-10).
vielleicht verpasst Du dem Regler ja eine Grundlast von vielleicht 400mA
und bringst in so in einen stabileren Bereich der Kennlinie.
Peter M. schrieb:> vielleicht verpasst Du dem Regler ja eine Grundlast von vielleicht 400mA> und bringst in so in einen stabileren Bereich der Kennlinie.
Das bringt ja dann für den Betrieb des Gerätes nichts. Dort gibt's dann
die Grundlast nicht, sodass der ADC dort dann wieder misst, was er will.
Ich sehe darin jetzt keinen Sinn; eher darin, dass die Prüfanforderung
nicht sinnvoll ist.
Christoph schrieb:> Sven B. schrieb:>> In diesem Fall würde ich eher versuchen, den Fehler per>> Differenzverstärker analog zu verstärken und dann erst abzutasten.>> Ja das war ja das, was ich weiter oben schon überlegte, aber auch war> der Gedanke, dass ich eine enorm kleine Differenz verstärken muss, um> diese dann abzutasten. Das Rauschen verstärke ich aber dann genauso mit.> Einen hohen SNR würde ich bei 800µV nicht mehr erwarten.
Welches Rauschen? Typische OpAmps haben Eingangsrauschen im Bereich von
nV/sqrt(Hz). Bei 1 Hz Bandbreite (mehr brauchst du nicht für diese
Anwendung) sind das also ein paar nV.
Größeres Problem ist hier die Input-Offsetspannung, da musst du eben
einen hinreichend genauen OpAmp auswählen. "Besser als 800 µV" ist aber
keine schwer zu erfüllende Anforderung.
Dieter schrieb:> Eine Aufgabe fuer Münchausen waere das.
Was hast Du immer mit Deinem Münchhausen? Willst Du damit sagen, ich
soll die notwendige Auflösung "erlügen"?
Ja, das wäre das Mittel der Wahl, weil ich das ganze Vorhaben für
Schwachsinn halte. Aber dafür werde ich nicht bezahlt.
Dieter schrieb:> Arbeitet der ADC nach dem Dual Slope Prinzip?
Der ADC steckt im STM32F7x7.
Das Datenblatt sagt:
Analog-to-digital converters (ADCs)
Three 12-bit analog-to-digital converters are embedded and each ADC
shares up to 16 external channels, performing conversions in the
single-shot or scan mode. In scan mode, automatic conversion is
performed on a selected group of analog inputs.
Additional logic functions embedded in the ADC interface allow:
• Simultaneous sample and hold
• Interleaved sample and hold
The ADC can be served by the DMA controller. An analog watchdog feature
allows very precise monitoring of the converted voltage of one, some or
all selected channels. An interrupt is generated when the converted
voltage is outside the programmed thresholds.
To synchronize A/D conversion and timers, the ADCs could be triggered by
any of TIM1, TIM2, TIM3, TIM4, TIM5, or TIM8 timer.
Ich fasse mal zusammen:
In Christoph's Firma wird ein ADC eingesetzt der "genau" messen sollte
und seine Referenzspannung direkt von einem Schaltregler erhält, der
zudem noch die restliche Schaltung versorgt. Die Schaltpläne sind streng
geheim - warum wohl?
Das ist jetzt Murks vom feinsten. Wissen die überhaupt was sie tun?
Das einzig vernünftige ist ein Redesign mit einer driftarmen (<10ppm/K)
Referenzspannungsquelle <3,3V. Kann dann allerdings Austeuerungsprobleme
geben was vermutlich egal ist, weil wer sowas zusammenschustert, hat
sich auch keine Gedanken über EMV,Aliasing usw. gemacht
Grüsse
Ahhh.. Es ist kein diskreter ADC sondern ein MC mit ADC. Nehmt doch
einfach den STM im richtigen Gehäuse >= 100Pin, dann kann man auch eine
gute Referenzspannungsquelle anschließen.
Grüsse
Gebhard R. schrieb:> Ahhh.. Es ist kein diskreter ADC sondern ein MC mit ADC.
Was für meine Arbeit vollkommen irrelevant ist.
> Nehmt doch> einfach den STM im richtigen Gehäuse >= 100Pin, dann kann man auch eine> gute Referenzspannungsquelle anschließen.
Keine Option.
> In Christoph*s* Firma wird ein ADC eingesetzt der "genau" messen sollte> und seine Referenzspannung direkt von einem Schaltregler erhält, der> zudem noch die restliche Schaltung versorgt.
Bis hierhin ist es richtig.
> Die Schaltpläne sind streng> geheim - warum wohl?
Na weil es sich dabei um ein Produkt handelt, das weltweit verkauft
wird, und es in der Welt der bedeutenden Hersteller sowas wie
Industriespionage gibt.
> Das ist jetzt Murks vom feinsten.
Notwendigkeit.
> Wissen die überhaupt was sie tun?
Ja.
> Das einzig vernünftige
Technisch vernüftig? Finanziell vernünftig?
> ist ein Redesign mit einer driftarmen (<10ppm/K)> Referenzspannungsquelle <3,3V. Kann dann allerdings Austeuerungsprobleme> geben
Warum man diese Lösung so gewählt hat, weiß ich nicht. Der Schaltregler
hält seine Spannung ziemlich stabil (vorausgesetzt, er wird im richtigen
Lastbereich eingesetzt) und der ADC des STM ist jetzt auch kein
Vollschrott.
Wenn Du das Layout der Karte sehen würdest, würdest Du wissen, warum
dort nicht mal eben noch ein Bauteil draufgeklatscht wird. Da ist kein
mm² mehr Platz, die LP ist bereits 10-Lagig...
> was vermutlich egal ist, weil wer sowas zusammenschustert, hat> sich auch keine Gedanken über EMV,Aliasing usw. gemacht
So ein Quatsch!
Christoph schrieb:> Willst Du damit sagen, ich> soll die notwendige Auflösung "erlügen"?
Wo kommt denn diese "notwendige Auflösung" überhaupt her? Also wer hat
die festgelegt?
Ich habe da Gefühl, du siehst da eine Anforderung, die es so garnicht
gibt.
Lieber Christoph, es hilft nix. Euer Design ist Murks. Wenn nur die
Temperaturdrift zu berücksichtigen wäre, könntest du so alle 5s noch
eine "genaue" 2,5V Referenz mit deinem STM messen und einen
Korrekturfaktor errechnen.
Da aber der Spannungsregler keine unendlich gute load regulation hat,
ist zu befürchten, dass sich die Referenzspannung in wenigen µs um 20mV
und mehr ändern kann. Das lässt sich nicht ausbügeln.
Grüsse
Christoph schrieb:> Das Rauschen verstärke ich aber dann genauso mit.
Das kommt auf die Bandbreite des Verstärkers an.
Das Nutzsignal als Gleichspannung sollte sich sich in der Hinsicht doch
nahe bei 0Hz bewegen.
Christoph schrieb:> der ADC des STM ist jetzt auch kein> Vollschrott.
Nein ist er nicht, ich verwende seit langem den 103er im 144pin Gehäuse.
Mit Mittelung gehen sich auch noch 13 Bit aus. Aber eben mit
Präzisionsreferenz.
Christoph schrieb:>> Ahhh.. Es ist kein diskreter ADC sondern ein MC mit ADC.>> Was für meine Arbeit vollkommen irrelevant ist.
...aber nicht für die Genauigkeit Deiner Messung.
Gebhard R. schrieb:> Lieber Christoph, es hilft nix. Euer Design ist Murks. Wenn nur> die> Temperaturdrift zu berücksichtigen wäre, könntest du so alle 5s noch> eine "genaue" 2,5V Referenz mit deinem STM messen und einen> Korrekturfaktor errechnen.
Diese Referenz passt wohl nicht mehr aufs PCB. Daher kam die abstruse
Vorstellung, dass einmal ein Referenzwert gemessen, und als
Korrekturfaktor gespeichert wird, mit dem hinterher die Messungen des
ADC "korrigiert" werden.
Ich persönlich glaube nicht daran, aber wenn ich diese Anforderungen
niederbügeln will, brauche ich Argumente. "Weil is so" ist halt nichts
belastbares.
> Da aber der Spannungsregler keine unendlich gute load regulation hat,> ist zu befürchten, dass sich die Referenzspannung in wenigen µs um 20mV> und mehr ändern kann. Das lässt sich nicht ausbügeln.
Meiner Meinung nach ist das Pferd ohnehin von der falschen Seite
aufgezäumt. Der ADC macht halt 12 bit - jetzt will man die haben. Ob
sinnvoll, oder nicht. Unterm Strich werden damit, so wie ich das jetzt
gesehen habe, nur Ströme und Spannungen gemessen, um die Regelungen zu
füttern. Nichts also, bei dem es tatsächlich auf diese enorme Präzision
ankommt. Nur weil ein Auto mit 200 PS über 200 km/h fahren kann, macht
es deshalb nicht sinn, immer über 200 zu fahren.
Harald W. schrieb:> ...aber nicht für die Genauigkeit Deiner Messung.
Was hat der ADC des Prüflings mit meiner Messung zu tun? Er löst 12 bit
auf, also soll genauer gemessen werden. Das ist die Anforderung.
Irgendwie erinnert mich diese Geschichte ein einen Studenten, der einen
Widerstand auf 12 Stellen hochgenau berechnete und dann eine
20%-Widerstand einsetzte :-)
Christoph schrieb:> Na weil es sich dabei um ein Produkt handelt, das weltweit verkauft> wird, und es in der Welt der bedeutenden Hersteller sowas wie> Industriespionage gibt.>>> Das ist jetzt Murks vom feinsten.>> Notwendigkeit.
Wenn eine derart schlechte Schaltung von anderen nachgebaut wird,
haben die Nachbauer selber schuld.
Christoph schrieb:> Harald W. schrieb:>> ...aber nicht für die Genauigkeit Deiner Messung.>> Was hat der ADC des Prüflings mit meiner Messung zu tun? Er löst 12 bit> auf, also soll genauer gemessen werden. Das ist die Anforderung.
Ein 12-Bit-Wandler kann aber nicht mit 12 Bit Genauigkeit messen.
Ich nehme an, es sind etwa 10 Bit. Gibt es im Datenblatt überhaupt
irgendwelche Angaben über die Genauigkeit des verbauten Wandlers?
Harald W. schrieb:> Wenn eine derart schlechte Schaltung von anderen nachgebaut wird,> haben die Nachbauer selber schuld.
Und das kannst Du ohne irgendeine Ahnung vom Produkt so zielsicher
sagen? Ich könnte das nicht.
Christoph schrieb:> Meiner Meinung nach ist das Pferd ohnehin von der falschen Seite> aufgezäumt. Der ADC macht halt 12 bit - jetzt will man die haben. Ob> sinnvoll, oder nicht. Unterm Strich werden damit, so wie ich das jetzt> gesehen habe, nur Ströme und Spannungen gemessen, um die Regelungen zu> füttern.
Ja dann... mit Labormultimeter deine "hochpräzise"
Versorgungs/Referenzspannung messen und dann einen Kalibrierwert in das
Flash des STM klopfen. Besser wird's nicht werden...
Christoph schrieb:> Und das kannst Du ohne irgendeine Ahnung vom Produkt so zielsicher> sagen? Ich könnte das nicht.
Deine Beschreibung, das Du die mit einem Schaltregler erzeugte
Betriebsspannung als Referenz mit einer Genauigkeit von >0,05%
verwendet willst, reicht da völlig aus. Ist Dir überhaupt der
Unterschied zwischen Aufläsung und Genauigkeit bekannt?
Christoph schrieb:> Sven B. schrieb:>> Welches Rauschen?>> Thermisches Rauschen der eigenen Messschaltung, Funk-Störeinstrahlung
Beides vernachlässigbar klein gegenüber 1 mV bei Bandbreite 1 Hz.
Gebhard R. schrieb:> Ja dann... mit Labormultimeter deine "hochpräzise"> Versorgungs/Referenzspannung messen und dann einen Kalibrierwert in das> Flash des STM klopfen. Besser wird's nicht werden...
Dann kommt das alte Spiel wieder: Zu groß, zu sperrig, zu teuer. Das
geht doch billiger...
Ich neige dazu einen LM399 als Referenz, mit LT1001 die Differenz
messen, auf 0-xV verstärken, Filtern, in einen I²C ADC reinkloppen und
den Wert - egal wie realistisch - reinfeuern. Dann kann ich hinterher
sagen "Ich hab mit 14 bit gemessen, also ist das genau!" und hab damit
irgendwas gemessen, das genauso viel Qualität hat, wie die ADCref aus
einem Schaltregler...
Ein ADC in einem MC, egal ob mit 12bit angeschrieben, oder mit 16, oder
mit 24, bringt's nun mal nicht. Speziell wenn das Ganze dann noch mit
einem Schaltregler versorgt wird. Mit Tests waere allenfalls
herauszufinden, ob man mit 1000 Mittelungen allenfalls etwa hinkommt. An
die Stabilitaet. Nicht an die Genauigkeit.
Aber das ganze bringt Dir doch trotzdem nichts!
Selbst wenn Du jede Platine bei der PTB messen lassen würdest gewinnst
Du nichts, weil Deine Referenz nicht stabil ist!
Warum? Weil es keine Referenz ist, sondern ein Spannungsregler...
Joggel E. schrieb:> Ein ADC in einem MC, egal ob mit 12bit angeschrieben, oder mit 16, oder> mit 24, bringt's nun mal nicht.
Worauf stützt sich diese Meinung? Meine Erfahrung mit uC-internen ADCs
ist dass die, genauso wie die meisten anderen Bauteile, ihre Specs schon
so ungefähr einhalten. Wenn dir der also für deine Anwendung reicht (und
der reicht für sehr viele Anwendungen), warum nicht?
Nicht-Physiker als schrieb:> Warum? Weil es keine Referenz ist, sondern ein Spannungsregler...
Genau hier liegt der Hund begraben! Solange der AD-Wandler keine
anständige - eigene - Referenzspannung bekommt, bleibt das hier
"Herumgebastel" an der falschen Stelle.
Gruß Rainer
> Worauf stützt sich diese Meinung?
Ja, der Wandler wird schon seine 12bit haben. Aber wovon ? Vom Gehacke
an der Speisung ? Vom vielleicht etwas gedaemften Gehacke an der
Referenzleitung ?
Schau dir die Spannungen an den jeweiligen Pins an. Da sollte es fuer
12bit glatt sein. Ist es aber nicht. Auch mit einem Linearsupply nicht.
Man koennte nun die Aussage aufstellen, dass sich das bei vielen
Messungen Rauschen rausmittelt. Taete es auch wenn es gleichverteilt,
unkorreliert waere. Ist es aber nicht.
Schaltreglernoise ist das Eine, die Belastung der Speisung durch den
Controller das Andere.
Christoph schrieb:> Dann kommt das alte Spiel wieder: Zu groß, zu sperrig, zu teuer. Das> geht doch billiger...
Hmmm... keinen Platz in der Firma, kein Geld in der Firma... bist du
sicher dass du da arbeiten willst?
Wenn man sonst nicht viel falsch macht mit der Platine, kann so eine µC
interner ADC schon seine 12 Bit Auflösung erreichen. Je nach Anwendung
muss man etwas mitteln um 50/100 Hz Störungen zu unterdrücken.
In der Regel sind aber nur weil der µC nun einmal einen 12 Bit ADC hat,
die Anforderungen an den Absoluten Wert nicht bei 0.025% und dass ggf.
noch extra K-Faktor.
Ein Schaltregler wird auch nicht so stabil sein, auch wenn man die
Störungen ggf. unterdrückt bekommt. Man könnte also die Stabilität des
Reglers als Anhaltspunkt nehmen - viel besser muss der Startwert
eigentlich nicht stimmen. Bei etwa 100 ppm/K und 20 K Temperaturbereich
(der Regler wird auch warm) hätte man etwa 0.2 % als Limit - genauer
muss eher nicht, bzw. dann hätte man wirklich eine extra Referenz nehmen
müssen.
Eine Schwierigkeit dabei ist dass die Spannung direkt nach dem
Einschalten i.A. noch nicht sofort beim Endwert ist. Jeweils 10 Minuten
aufwärmen will man für jeden Test auch nicht unbedingt. Bestenfalls
könnte man ggf. nach 5 und 20 Sekunden Messen und dann ggf.
extrapolieren - so erkennt man ggf. auch gleich eher schlechte
Exemplare.
Lurchi schrieb:> Man könnte also die Stabilität des> Reglers als Anhaltspunkt nehmen - viel besser muss der Startwert> eigentlich nicht stimmen.
Das ist jetzt auch mein Ansatz. Ich werde einen entsprechenden
Fragenkatalog an die Entwicklung geben. Wenn diese mir nachweisen
können, welchen Hub die 3,3V Pegel haben, werde ich eine adäquate
Messschaltung bestimmen. Sollte sich wirklich zeigen, dass die Schaltung
von -20 bis + 115°C (Abschalttemperatur) die entsprechende Genauigkeit
von +-0,5LSB hat, muss ich das wohl umsetzen, aber bis dahin zweifel ich
die Werte an.
Christoph schrieb:> Ich persönlich glaube nicht daran, aber wenn ich diese Anforderungen> niederbügeln will, brauche ich Argumente. "Weil is so" ist halt nichts> belastbares
Einfach mal an 10 Exemplaren im Betrieb unter unterschiedlicher
Eingangsspannung, Handyeinstrahlung und Temperatur, nach Wärmestress und
Erschütterung nachmessen wie VCC sich verhält.
Es wird nicht bei 200uV bleiben.
Christoph schrieb:> Sollte sich wirklich zeigen, dass die Schaltung> von -20 bis + 115°C (Abschalttemperatur) die entsprechende Genauigkeit> von +-0,5LSB hat, muss ich das wohl umsetzen,
Ich glaube, eine derart hohe Genauigkeit haben selbst die Besten
AD-Wandler nicht, schon garnicht welche, die in µCs eingebaut sind.
Und die umliegende Schaltung (Frontend) verschlechtert die Genauig-
keit weiter.
Christoph schrieb:> Gebhard R. schrieb:>> Ja dann... mit Labormultimeter deine "hochpräzise">> Versorgungs/Referenzspannung messen und dann einen Kalibrierwert in das>> Flash des STM klopfen. Besser wird's nicht werden...>> Dann kommt das alte Spiel wieder: Zu groß, zu sperrig, zu teuer. Das> geht doch billiger...
Albern. Wenn es darum geht, Stückzahlen von irgendeiner Hardware zu
kalibrieren, spielen doch die Fixkosten nahezu keine Rolle. Zumal so ein
Präzisions-Multimeter auch anderweitig nutzbar ist.
> Ich neige dazu einen LM399 als Referenz, mit LT1001 die Differenz> messen, auf 0-xV verstärken, Filtern, in einen I²C ADC reinkloppen und> den Wert - egal wie realistisch - reinfeuern. Dann kann ich hinterher> sagen "Ich hab mit 14 bit gemessen, also ist das genau!"
Wie lange glaubst du, brauchst du, bis so ein Meßaufbau verläßliche
Werte liefert? Werte die dem kommerziellen Voltmeter von oben ebenbürtig
sind? Was kostet eine Stunde deiner Arbeitszeit? Brutto?
Und was viel schwerer wiegt: was nutzt so ein Meßwert? Der Schaltregler,
der die "Referenzspannung" für den ADC liefert, hat unspezifizierte
Drift über Temperatur und Zeit. Ja, allein die Schwankungen, die durch
die schwankende Stromaufnahme der Schaltung hervorgerufen werden, dürfte
auch die billigste Referenzspannungsquelle unterbieten. Eine
Kalibrierung nutzt da überhaupt nichts.
Immerhin. Schwankungen der Referenzspannung gehen in den Meßfehler nur
als % vom Endwert ein (nicht: % vom Meßwert). Womöglich ist das ja gut
genug. Und wenn nicht, dann ist das Konzept kaputt. Wenn man nicht
ratiometrisch messen kann, also eine hohe absolute Genauigkeit braucht,
dann braucht man auch eine Referenzspannung mit hoher absoluter
Genauigkeit. Da beißt die Maus keinen Faden ab. Und wenn das extra
Boardspace bedeutet für die Referenz und/oder einen µC mit mehr Pins, um
V_Ref überhaupt extern zuführen zu können, dann ist das halt so.
Why Münchhausen? Das ist auch die Bezeichnung eines Tests, wie sich
Jemand (meist der Neue) bei einer unloesbaren Aufgabe verhaelt.
Der ADC verwendet das Proximationsverfahren. Deshalb ist die Aufloesung
Zyklenabhaengig. Das Verfahren ist staerker von der Spannungsschwankung
abhaengig. Fuer das was Du hier machen sollst, muessten beide
Messverfahren on Chip sein.
>> Dann kommt das alte Spiel wieder: Zu groß, zu sperrig, zu teuer. Das>> geht doch billiger...>> Albern. Wenn es darum geht, Stückzahlen von irgendeiner Hardware zu> kalibrieren, spielen doch die Fixkosten nahezu keine Rolle. Zumal so ein> Präzisions-Multimeter auch anderweitig nutzbar ist.
Die Messhardware muss in einen Nadelbettadapter passen. Und da steckt
mehr drinnen, als nur diese eine Messung. Der Adapter wird dann zu den
Auftragsfertigern verbracht. Es ist ein großer Aufwand, die Tester jedes
Jahr zurückzuholen, zumal die Kalibrierung nicht gerade günstig ist, und
lange Ausfallzeiten nach sich zieht.
Und ja: Auch bei Einzelstücken wird wegen des Geldes genörgelt.
>> Ich neige dazu einen LM399 als Referenz, mit LT1001 die Differenz>> messen, auf 0-xV verstärken, Filtern, in einen I²C ADC reinkloppen und>> den Wert - egal wie realistisch - reinfeuern. Dann kann ich hinterher>> sagen "Ich hab mit 14 bit gemessen, also ist das genau!">> Wie lange glaubst du, brauchst du, bis so ein Meßaufbau verläßliche> Werte liefert? Werte die dem kommerziellen Voltmeter von oben ebenbürtig> sind? Was kostet eine Stunde deiner Arbeitszeit? Brutto?
Haha wenn Du wüsstest, wieviel Zeit ich schon in Unsinnsprojekte stecken
musste, obwohl der Kauf billiger gewesen wäre?! Man holt sich ja das
"Know-How" - so zumindest der Glaube desjenigen, der die Ressourcen
plant.
> Und was viel schwerer wiegt: was nutzt so ein Meßwert? Der Schaltregler,> der die "Referenzspannung" für den ADC liefert, hat unspezifizierte> Drift über Temperatur und Zeit. Ja, allein die Schwankungen, die durch> die schwankende Stromaufnahme der Schaltung hervorgerufen werden, dürfte> auch die billigste Referenzspannungsquelle unterbieten. Eine> Kalibrierung nutzt da überhaupt nichts.
Das wird jetzt geklärt.
Christoph schrieb:> Die Schaltpläne sind streng> geheim.>> Na weil es sich dabei um ein Produkt handelt, das weltweit verkauft> wird, und es in der Welt der bedeutenden Hersteller sowas wie> Industriespionage gibt.>
Wenn die Konkurenz die Unterlagen in die Hand bekommt,
wirft sie das um Jahre zurück ;-)
Thorsten R. schrieb:> vollwertiges 5> 1/2-stelliges Multimeter
wer soll den das glauben,
1. noch keine Bewertung
2. keine technischen Daten
und dann besser als 0,1 Promille?
Peter D. schrieb:> Ein Schaltregler als Referenz für den ADC eignet sich bestimmt sehr gut> als Lottozahlengenerator.
Das ist ja jetzt ausreichend oft angemerkt worden. Der TO hat nun
angekündigt, dass dieser Regler auf sein Verhalten/Eignung für diese
Anwendung untersucht wird. Warten wir doch einfach mal ab, was dabei
raus kommt. Vielleicht passts ja und die ganze Aufregung war umsonst :-)
Wenns nicht passt, dann können wir ja noch einmal die Vorschläge
sichten...
Gruß Rainer
r c schrieb:> Wo kommt denn diese "notwendige Auflösung" überhaupt her? Also wer hat> die festgelegt?>> Ich habe da Gefühl, du siehst da eine Anforderung, die es so garnicht> gibt.
Rainer V. schrieb:> Der TO hat nun> angekündigt, dass dieser Regler auf sein Verhalten/Eignung für diese> Anwendung untersucht wird. Warten wir doch einfach mal ab, was dabei> raus kommt.
Das ist mittlerweile gemacht worden. Die Anforderungen wurden reduziert.
Messung der Spannung mit 10 bit, falls möglich 12 bit. Eine
Aufwandsabwägung soll stattfinden. 14 bit ist vom Tisch.
> Vielleicht passts ja und die ganze Aufregung war umsonst :-)
Es geht in der Tat gar nicht darum, einen Korrekturwert für die Messung
zu finden, sondern darum, den Offset, der sich aus den Abweichungen der
Widerstände am Feedback-Eingang des Schaltreglers ergibt, zu erfassen
(also den statischen Fehler). Den Entwicklern ist durchaus klar, dass
die Spannung des Reglers nicht so sauber ist, als dass man damit eine
Referenz ersetzen könnte.
Peter D. schrieb:> Wenn der einen AREF-Pin hat, würde ich ne externe 3V-Referenz> anschließen, z.B. LM4120AIM5-3.0.
Reichen dem TO 3V Referenzspannung mit +/- 0,2% Genauigkeit?
+/-6mV sind weit über dem vom TO geforderten 100uV Bereich.
Christoph schrieb:> Es geht in der Tat gar nicht darum, einen Korrekturwert für die Messung> zu finden, sondern darum, den Offset, der sich aus den Abweichungen der> Widerstände am Feedback-Eingang des Schaltreglers ergibt, zu erfassen> (also den statischen Fehler).
Das ist kein Offset- sondern ein Verstärkungsfehler. Genauer gesagt geht
es um den nominalen Wert der "Referenz"spannung. In Anführungszeichen
deswegen, weil ein Schaltregler nun mal ein Schaltregler und keine
Spannungsreferenz ist. Die Drift über Temperatur, Last, Eingangsspannung
und Alterung wird locker bei (Bauchgefühl) 10mV liegen. Wesentlich
genauer brauchst du die Spannung daher auch nicht zu messen. 10 Bit (was
einer Auflösung um die 3mV entspricht) sind in der Tat vollkommen
ausreichend.
Da muß man nicht noch mit einer "Spannungslupe" herumhampeln. Einfach
eine Referenz knapp oberhalb der maximal erwarteten Spannung und dann
ein 10-Bit ADC. Gerne auch einer mit 12 oder 14 Bits und dann die
niederwertigsten wegwerfen. Als Referenz würde ich ganz pragmatisch
4.096V nehmen. Handelsüblich und vom Meßbereich nahe genug dran.
Christoph schrieb:> Es geht in der Tat gar nicht darum, einen Korrekturwert für die Messung> zu finden, sondern darum, den Offset, der sich aus den Abweichungen der> Widerstände am Feedback-Eingang des Schaltreglers ergibt, zu erfassen> (also den statischen Fehler).
Dh die 1,2 oder 2,5V am Feedbackeingang werden gemessen und die
ungenauen 3.3V. Naja, weil der uC die 3.3V als Referenz nutzt. So wuerde
ein Schuh draus.
Auch wenn man keine so hohen Anforderungen mehr hat, kann es wichtig
sein wie schnell gemessen werden soll oder muss.
Der Regler braucht ggf. eine gewisse Zeit um die Endgültige Spannung zu
erreichen. Der Temperaturausgleich kann schon einmal Minuten dauern, und
so viel Zeit hat man ggf. nicht. Da könnte es sinnvoll sein doch mit
etwas mehr Auflösung zu messen um den Aufwärmeffekt zu sehen und ggf. zu
berücksichtigen ohne die volle zeit abzuwarten.
Für die Referenz reichen ggf. 12 Bit Genauigkeit, auch wenn der ADC mehr
auflösen kann.
Ein System zur Spannungsmessung oder wenigstens digitalen Datenaufnahmen
sollte für den Nadeltester wohl schon vorhanden sein. D.h. man wird
nicht ganz von Null anfangen müssen.
Dieter schrieb:> Christoph schrieb:>> Es geht in der Tat gar nicht darum, einen Korrekturwert für die Messung>> zu finden, sondern darum, den Offset, der sich aus den Abweichungen der>> Widerstände am Feedback-Eingang des Schaltreglers ergibt, zu erfassen>> (also den statischen Fehler).>> Dh die 1,2 oder 2,5V am Feedbackeingang werden gemessen und die> ungenauen 3.3V.
Wieso sollte man die Spannung am Feedback-Anschluß des Spannungsreglers
messen wollen? Die sieht doch niemand (außer dem Spannungsregler).
Für die Kalibrierung ist nur maßgeblich, welchen Wert die 3.3V Spannung
"genau" hat (in Anführungszeichen, weil der Wert zum Zeitpunkt der
Kalibrierung und der Wert im späteren Betrieb nicht gleich sein werden).
Ob Abweichungen von den nominalen 3.3V nun daher stammen, daß die
Widerstände im Feedbackpfad Toleranzen haben (Annahme des TE) oder daher
daß die Referenz im Spannungsregler grenzwertig ist oder daher daß der
Regelverstärker im Spannungsregler einen Offsetfehler hat oder ... das
interessiert doch am Ende keinen. Es geht nur darum, den Gesamtfehler
einmal zu quantifizieren. Und die Arbeitshypothese ist, daß dieser
Fehler konstant ist und man ihn deshalb nur einmal messen muß und dann
für alle Zeit wegkalibrieren kann.
Axel S. schrieb:> Und die Arbeitshypothese ist, daß dieser Fehler konstant ist und man ihn> deshalb nur einmal messen muß und dann für alle Zeit wegkalibrieren> kann.
Arbeitsglaube trifft es eher.
Christoph schrieb:> Den Entwicklern ist durchaus klar, dass> die Spannung des Reglers nicht so sauber ist, als dass man damit eine> Referenz ersetzen könnte.
Vielleicht verstehe ich das jetzt ja ganz falsch...aber du willst doch
eigentlich wissen, wo genau dein 3,3V-Netzteil liegt oder?! Dann diese
Spannung für eine Referenz des AD-Wandlers zu nehmen, mit dem du genau
diese Spannung mißt, ist für mich "von hinten durch die Brust" und kann
doch nichts bringen!
Gruß Rainer
Christoph schrieb:> Die Messhardware muss in einen Nadelbettadapter passen. Und da steckt> mehr drinnen, als nur diese eine Messung
Nur so als Tipp, für einen Neuling:
Nadelbettadapter bedeutet in der Regel Test mit blankem PCB und
Adaptierung der Prüfnadeln an einen Tester. In diesem Tester sind in den
meisten Fällen Relaismatrizen und ernstzunehmende multimeter eingebaut,
die deine Schaltung schon noch hinreichend genug vermessen können - also
auf ein paar mv, denn genauer braucht es ja dem Design nach eh nicht zu
werden.
Grad an einer niederohmigen Spannungsquelle ist das ein leichtes..
Ggfs braucht's halt einen Impedanzwandler oder so im Adapter, aber
vermutlich reichen 2 Drähte.
Mach dich nach dem Tester schlau, was der kann.
Reiss Dich zusammen Hugo und benimm Dich. Keine solchen Ausdruecke.
Dunno hat das mit dem Nadelbrett schon gut geschrieben. Und das
Verfahren taugt fuer +/-3% wegen der driften nach der Vermessung, so
weit die Einschaetzung.
