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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Analog-/Digital-Wandler Test


Autor: Mark (Gast)
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Hallo,

Ich war gerade mal am AD/Wandler testen und hab den Wert mit dem 
Multimeter verglichen. Leider musste ich eine große Abweichung 
feststellen. Es ist die interne Referenz von 5V eingestellt (4,9V in 
Berechnung, bringt der 7805 laut MM nur). Im oberen Bereich, so ab 3V 
misst der ADC erstaunlich gut (0,1% Abweichung), dann wirds immer 
schlechter, und geht bei ca 200mV sogar auf 8% Abweichung hoch!
Nun meine Frage, ist das normal bzw. was könnte ich ändern?


Gruß
Mark

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Deine 8% Abweichung bei 0,2V sind 0,3% bezogen auf die 4,9V. Das ist 
doch ganz OK.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ansonsten:
Schau dir die Signale doch mal mit nem Scope an?
Vielleicht rauscht da was o.ä.

Autor: Mark (Gast)
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>Deine 8% Abweichung bei 0,2V sind 0,3% bezogen auf die 4,9V. Das ist
>doch ganz OK.

Naja, bei 0,2V am MM zeigt das 0,216V. Das auf 4,9V zu beziehen ändert 
ja nichts an meiner starken Abweichung

>Schau dir die Signale doch mal mit nem Scope an?
>Vielleicht rauscht da was o.ä.

Sowas hab ich leider nicht

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Wie ist denn das verwendete Multimeter spezifiziert? Und was für ein ADC 
ist das, der hier getestet wird?

Einfache "3 1/2-stellige" Digitalmultimeter haben eine Auflösung von 
gerade mal 2000 Schritten - das entspricht etwa 11 Bit. "3 3/4-stellige" 
kommen auf 4000 Schritte, was 12 Bit entspricht.

Solche Multimeter sind daher ungeeignet, einen 12-Bit-ADC qualitativ zu 
testen.

Autor: Mark (Gast)
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Hallo,

Das Multimeter ist das Voltcraft VC160 und hat eine "4000Count Anzeige".

Der ADC den ich testen möchte ist der interne Wandler im ATmega8! Ich 
bin  davon ausgegangen, dass das Multimeter genauer misst. Also es muss 
ja nicht der Hit der Messtechnik werden, aber so eine starke Abweichung 
stört mich schon. Was könnte ich vermasselt haben?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Mark (Gast)

>Ich war gerade mal am AD/Wandler testen und hab den Wert mit dem

Welchen AD-Wandler in welchem uC?

>misst der ADC erstaunlich gut (0,1% Abweichung), dann wirds immer
>schlechter, und geht bei ca 200mV sogar auf 8% Abweichung hoch!
>Nun meine Frage, ist das normal bzw. was könnte ich ändern?

Ist insofern normal, dass kleine Messwerte immer mit grössren relativen 
Fehlern behaftet sind. Ausserdem  müssen so ziemlich ALLE ADCs in uC 
kalibriert werden, wenn man WIRKLICH halbwegs genau messen will. Denn 
die Referenzen haben bisweilen GROSSE Toleranzen, +/-10 % sind es bei 
den meisten AVRs. Der ADC hat noch andere systematische Fehler, die man 
nur durch Kalibrieren halbwegs rausbekommt. Klingt nach einem guten, 
neuen Artikel ;-)

MFG
Falk

Autor: Mark (Gast)
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>Welchen AD-Wandler in welchem uC?
s.o. mega8 int. ADC

>Ist insofern normal, dass kleine Messwerte immer mit grössren relativen
>Fehlern behaftet sind.
OK, das ist schade.

>Ausserdem  müssen so ziemlich ALLE ADCs in uC
>kalibriert werden, wenn man WIRKLICH halbwegs genau messen will. Denn
>die Referenzen haben bisweilen GROSSE Toleranzen, +/-10 % sind es bei
>den meisten AVRs. Der ADC hat noch andere systematische Fehler, die man
>nur durch Kalibrieren halbwegs rausbekommt. Klingt nach einem guten,
>neuen Artikel ;-)
Naja, ich kann die Referenzspannung mal selbst bestimmen und eine 
externe ran machen. Dann schau ich mal was rauskommt....
Wobei ich nicht weiss ob das was bringt, da ja wie gesagt im oberen 
bereich die abweichung sehr klein ist.. Wenn was falsch kalibriert ist, 
müsste es dort doch auch zumindest ein bisschen stärker sein, oder irre 
ich mich?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Mark (Gast)

>bereich die abweichung sehr klein ist.. Wenn was falsch kalibriert ist,
>müsste es dort doch auch zumindest ein bisschen stärker sein, oder irre
>ich mich?

Du irrst.

Ausserdem, wie sieht deine Eingangsbeschaltung aus?

MfG
Falk

Autor: Mark (Gast)
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Der Eingang der zu ADC0(PC0) führt ist zu Testzwecken einfach ein 
Potentiometer zw. VCC & GND; mit dem Schleifer an PC0

Autor: Falk Brunner (falk)
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Schalte mal einen kleinen Kondensator von 10..100nF zwischen Schleifer 
und Masse.

MFG
Falk

Autor: Mark (Gast)
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hab beide C mal getestet, da ändert sich leider gar nichts

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Hast du auch ein C gegen GND an Aref?

Autor: Mark (Gast)
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>Hast du auch ein C gegen GND an Aref?

Den hatte ich auch dran, ja.

Nun hab ich mal selbst eine externe Referenzspannung an AREF. Das 
Problem bleibt gleich, wenn nicht sogar noch schlimmer! (bspw. 29 statt 
51mV... krasser Unterschied :()

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Wo hängt die Minusstrippe deines Multimeters? Du solltest sie für die 
Vergleichsmessung direkt an GND des Controllers hängen und nicht an 
GND/- deiner Versorgungsspannungsquelle.

Gruß,
Magnetus

Autor: Mark (Gast)
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>Wo hängt die Minusstrippe deines Multimeters? Du solltest sie für die
>Vergleichsmessung direkt an GND des Controllers hängen und nicht an
>GND/- deiner Versorgungsspannungsquelle.

hi, das ist in der Tat ein Problem, danke ;-)Hab 100mv direkt am uC und 
71mV am µC ....
Aber es weicht trotzdem noch stark ab :-( nun in die andere Richtung

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Mark (Gast)

>Aber es weicht trotzdem noch stark ab :-( nun in die andere Richtung

Wie stark? Mach mal ne Messreihe über den vollen Bereich und poste die 
hier.

MfG
Falk

Autor: Mark (Gast)
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okay....in mV


LCD        MM

0          1,7
43,97      38,1      13,3%
135        123,7     8,4%
233,26     216,6     7,1%
292,53     272,7     6,8%
437,8      412       5,9%
608,01     579       4,8%
759,06     722       4,9%
1095,57    1046      4,5%
1521,95    1450      4,7%
1734,81    1654      4,6%
1896,7     1818      4,1%
1944,50    1860      4,3%
1955,97    ?               [Referenzspannung]


Das ist wie gesagt mit externer ref.spannung. Bei interner is im oberen 
Bereich viel genauer. Vielleicht sollt ich meine Umrechnung einfach mit 
0,96 multiplizieren? wäre zumindest das Prob im oberen Bereich gelöst..

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Zeig mal deine Software.

Autor: Mark (Gast)
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Im Anhang ist er..

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Wie kommst du auf den Faktor 1912? Hast du berücksichtigt, dass die 5V 
Betriebsspannung nicht exakt 5V beträgt?

Autor: Mark (Gast)
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ähh das 5V hab ich nur im Kommentar nicht gelöscht... hab 2V 
ref.spannung
1,958/1024 * 1.000.000

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Also 1,958V ist deine Referenzsspannung die du so auch nachgemessen 
hast?

Autor: Mark (Gast)
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Ja genau, mit dem Multimeter nachgemessen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Die Software sieht gut aus, ich denke das kann man ausschließen. Aber 
dazu mal einen Tip: Du misst 256x und teilst durch 256. Teil am besten 
nur durch 128 oder 64, denn durch die Mehrfachmessung erhöht sich die 
Auflösung des ADCs etwas, und das verschenkst du wieder.

Ansonsten würde ich den Fehler auf das VC160 schieben. Schaltet das 
zufällig den Messbereich mal um? Falls ja, dann ergibt sich so 
vermutlich ein Knick in dessen Messkennlinie, was diesen Fehler erklären 
kann.

Oder kann es sein, dass du mit dem Messgerät die Spannung belastest und 
dadurch der Messfehler entsteht?

Autor: Mark (Gast)
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>Die Software sieht gut aus, ich denke das kann man ausschließen. Aber
>dazu mal einen Tip: Du misst 256x und teilst durch 256. Teil am besten
>nur durch 128 oder 64, denn durch die Mehrfachmessung erhöht sich die
>Auflösung des ADCs etwas, und das verschenkst du wieder.

OK, danke für den Tip und fürs durchschauen.

>Ansonsten würde ich den Fehler auf das VC160 schieben. Schaltet das
>zufällig den Messbereich mal um? Falls ja, dann ergibt sich so
>vermutlich ein Knick in dessen Messkennlinie, was diesen Fehler erklären
>kann.

Nunja, da es Autorange is wechselt es den Bereich ab 0,4V/400mV, aber 
ein besonders großer Sprung beim drehen am Poti an der stelle oder 
dergleichen wäre mir nicht aufgefallen

>Oder kann es sein, dass du mit dem Messgerät die Spannung belastest und
>dadurch der Messfehler entsteht?

puh.. das weiß ich nicht..

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das Messgerät hat eine Grundgenauigkeit von 0,8%. Im 4V Messbereich 
wären das 32mV Fehler, das könnte sowas schon erklären.

Autor: Elektrolyt (Gast)
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Wie wäre es mit einer Kalibrier- bzw Referenztabelle??? Oder du 
linearisierst deine Messpunkte einfach oder interpolierst den Bereich, 
legst einen Spline durch, wie auch immer? Das selbe hatte ich auch mal 
vor mit dem Mega8. Ich fand die Werte auch ziemlich übel, aber aus 
Zeitgründen ist noch nichts draus geworden. Ich würde auch zusehen, dass 
du dir vielleicht ein ReferenzspannungsIC zulegst, die sollten genauer 
als die Refs eines Mega8 sein... Such mal nach der Appnote AVR120 bei 
Atmel direkt... Sind gute Informationen drin, um den ADC zu 
kalibrieren...

gruss
Elko

Autor: Mark (Gast)
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Hallo,

>Wie wäre es mit einer Kalibrier- bzw Referenztabelle??? Oder du
>linearisierst deine Messpunkte einfach oder interpolierst den Bereich,
>legst einen Spline durch, wie auch immer?

Hä? g Bin noch nicht so lange in dem Metier, daher weiss ihc nicht 
genau was du meinst ;)

>Das selbe hatte ich auch mal
>vor mit dem Mega8. Ich fand die Werte auch ziemlich übel, aber aus
>Zeitgründen ist noch nichts draus geworden.
OK, dann ist das vielleicht normal, dass die ein bisschen schlechter 
sind, die Werte vom ATmega8. Ich hätte noch einen ATmega8515 da, 
vielleicht test ich den mal. Oder haben die alle den selben ADC drin? 
Auf jeden Fall beides Mal 10bit, weiß nicht obs was bringt?

>Ich würde auch zusehen, dass
>du dir vielleicht ein ReferenzspannungsIC zulegst, die sollten genauer
>als die Refs eines Mega8 sein... Such mal nach der Appnote AVR120 bei
>Atmel direkt... Sind gute Informationen drin, um den ADC zu
>kalibrieren...

OK, werd ich mal machen. Und einen Referenzspannungs-IC hab ich mir 
letztens auch bestellt, wenn ich Glück hab kommt er heute an ;)

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