Hallo Leute, ich Versuche ein Verständnis des AD-Wandlers zu bekommen. Wie muss ich einen AD-Wandler versorgen, damit er das macht, was er machen sollte. Also mal theoretisch angenommen, ohne Auflösung und Abtastung zu beachten. Ich besitze eine Messbrücke für eine Waage, welche ein Analoges-Ausgangssignal von 2,98-3V erzeugt, diese Spannungsänderung von delta 20 mV soll digitalisiert werden. Also nach meinem jetzigen Wandler Verständnis würde ich so vorgehen. Ich würde einen ADC nehmen, der mindestens eine Analoge-Eingangsspannung von 3V oder grösser akzeptiert. Ich nehme diesen Wandler dafür: http://focus.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=ads1255&fileType=pdf Wenn ich das richtig gelesen habe, akzeptiert er eine Eingangsspannung von -0,3(-0,1) bis 6V (+0,1). Die Datenblattangabe: Absolute input voltage: min:AGND − 0.1 max:AVDD + 0.1 AVDD to AGND −0.3 to +6 hab ich das soweit erstmal richtig erkannt? Als nächstes sehe ich, das dieser ADC eine Full Scale Input Range von (AINP − AINN)= ±2VREF/PGA besitzt.D.h.mittels PGA sowie dem Referenzsignal kann ich die FSR an den Eingang anpassen. AINP − AINN sind für mich die Eingänge an denen eine Differenz von 20 mV anliegt. Das Referenzsignal wird angegeben mit min:0,5V typ:2,5V max:2,6V Also würde ich nach der Angabe (AINP − AINN)= ±2VREF/PGA umgestellt rechnen: delta 20mV=4*Vref (0,5V gewählt) : PGA.....PGA=100....PGA 100 steht nicht zur Verfügung, ich hab gewählt PGA=64 Daraus folgt: FSR=4*0,5V : 64= 31,25mV....dass würde bedeuten, das mein Messsignal von delta 20mV in einem Messbereich von 31,25mV abgetastet werden würde. Was natürlich eine schlechtere Quantisierung bedeutet, aber fürs Verständnis erstmal nicht herangezogen wird. Also hab ich das soweit richtig verstanden, oder hab ich einiges im ADC-Verständnis nachzuholen. Ist zwar recht umfangreich geworden, aber ich hoffe ihr könnt mir helfen.
also.. ich habe grad deinen Text nu überflogen, aber: - PGA steht für einen programmierbaren verstärkungsfaktor (programmable Gain... Amplifier ?! - irgendwie so) auf alle fälle, ist je höher der ist, auch meist die Abtastrate höher, aber gelichzeitig die Auflösung schlechter... - und das sich der Input vom PGA abhängig macht, hat den sinn, dass der ADU dann schneller weiß, was er ca messen soll und dadruch geschwindigkeit rausholt... (letzteres Argument ist jetzt mal rein zum verständnis formuliert und nicht technisch stichaltig...)
ja, der PGA ist nur zum einstellen des Messbereichs da, so wie bei einem Multimeter. Aber finde, die maximale PGA Einstellung zu verwenden nicht so sinnvoll, da das Messignal dann aus dem Gesamtmessbereich rausspringt und somit auch nicht mehr abgetastet wird. Soweit ich das verstanden habe. Aber mir wäre eher hilfreich, ob jemand das oben gerechnete nachvollziehen könnte, damit ich somit weiss, die Auswahl und Funktion des Adcs verstanden zu haben.
Der PGA ist eigentlich nur ein einstellbarer Vorverstärker, d.h. wenn du ein Eingangssignal mit 20mV hast, kannst du es mit maximal 128 verstärken. Der ADC würde dann also einen Wert von 2,56V sehen und diesen digitalisieren. Dein Problem ist die hohe Gleichtaktspannung. Die muss weg, da man sonst das Eingangssignal nicht stark verstärken kann ohne an die Obergrenze dessen zu kommen, was der ADC verarbeiten kann. Da gibt es jetzt 2 Möglichkeiten: -du benutzt den differentiellen Eingang des ADC, indem du einfach die beiden Mittelabgriffe der Messbrücke dort anschließt. Durch den PGA wird dann nur die Spannungsdifferenz verstärkt. -du verwendest einen Instrumentenverstärker. Allerdings kannst du dann auch gleich einen billigeren ADC verwenden, der dieses ganze analog front end des 1255 nicht besitzt.
Die PGA-umschaltung verändert die interne Abstastung des Eingangssignals. Das hat aber nichts mit der Datenrate oder der Auflösung zu tun, die ist unabhängig. Nur bei den Extremwerten gibt es manchmal ein paar einschränkungen. Was sich aber ändert ist der Eingangswiderstand. Der wird durch die schnellere Abtastung nieerohmiger, wenn man nicht den internen Puffer verwendet. Das ist mehr vergleichbar dem ändern der Chopperfrequenz Frequenz eines Chopper-OPs. Die Rechnung sieht so schon fast OK aus. Der Faktor 4 vor dem Vref kommt wohl aus der +-2 Vref. Das ist ein wenig verwirrend. Wenn man statt des gebrauchten bereichs von 20 mV auf 32 mV kommt, paßt das sogar schon recht gut. Bei der sehr hohen Auflösung hat man da viel Reserve. Der maximale Gain beim PGA ist nicht so schlimm. Kritischer ist da schon die minimale Ref. Spannung zu sehen. Oft ist damit die Auflösung schon etwas kleiner. Die Ref Spannung sollte man am besten auch aus der Brückenspannung ableiten. Die größte schwierigkeit sollte ohnehin sein Thermospannungen zu vermeiden. Bei 30 mV Messbereich liegt die theoretische Auflösung im Bereich einiger nV. Wenn man von den Thermospannungen und Rauschen unter 100 nV kommt ist das schon gut.
> Ich würde einen ADC nehmen, der mindestens eine Analoge-Eingangsspannung von 3V oder grösser akzeptiert. Falls du damit den common mode meinst: JA. > hab ich das soweit erstmal richtig erkannt? Er akzeptiert zumindest Eingangsspannungen zwischen seinen aktuellen Versorgungsspannungen, also zwischen 0 und 5V, der Rest war Sicherheitsreserve die muss man ja nicht gleich nutzen. Die maximale Auflösung bekommst du mit VREF=0.5V und PGA=64, nämlich 2*0,5V/64 = 15,625mV, zu wenig fuer deine 20mA; also PGA=32 oder VREF mehr als 0.5V. > dass würde bedeuten, das mein Messsignal von delta 20mV in einem Messbereich von 31,25mV abgetastet werden würde. > Was natürlich eine schlechtere Quantisierung bedeutet, aber fürs > Verständnis erstmal nicht herangezogen wird. Schlecht ? Inwiefern Schlecht ? Ein Bit steht für 3nV, in Worten: Nano-Volt. das wäre eine verdammt gute Auflösung, die du in der Praxis nicht ereichst. Aber der Delta-Signa Wandler ist schon eine gute Wahl bei Waegezellen, achte darauf dass die VREF Referenz und die Wagezellenbetriebsspannung voneinander abgeleitet sind, vielleicht sogar gleich sind, dann heben sich Ungenauigkeiten und Temperaturdrift beider auf. Die Alternative sind normale A/D-Wandler, die keine Differenzen messen und keine Verstaerken haben, sondern z.B. von 0V bis 4.096V in 16 oder mehr bit umsetzen, und deine 20mV Brückendifferenzspannung wird per extrenem (Instrumenten-)verstärker um das 250-fache auf 0..5V verstärkt.
also im Datenblatt wird ja auf Seite 3 angegeben: FSR=+-2xVref/PGA auf Seite 4 ganz untem Anhang im Verweis 3 steht: FSR=4xVref/PGA Damit schlussfolgere ich, dass 4x zur Berechnung verwendet werden muss, anstatt +-2. Mit einem Oszilloskop kann ich ja auch eine positive Spannung in den negativen Quatranten runterdrehen um die volle Auflösung zum Abtasten zu verwenden. Ist ja sicherlich das gleiche. Also wäre nicht ein PGA 32 sondern PGA 64 meines erachtens zu wählen.
koppel die 20mV mit einem messverstärker aus und verstärke die spannung dabei noch um sagen wir faktor 100, dann hast du 0..2V, die kannst du auf einen adc-eingang geben
Kevin K. schrieb: > koppel die 20mV mit einem messverstärker aus und verstärke die spannung > dabei noch um sagen wir faktor 100, dann hast du 0..2V, die kannst du > auf einen adc-eingang geben Warum zusätzliche Offset/Gain und Linearitätsfehler einbauen? Maxx Box schrieb: > Wenn ich das richtig gelesen habe, akzeptiert er eine Eingangsspannung > von -0,3(-0,1) bis 6V (+0,1). Nein. -0.3 V - 6V sind die absoluten Grenzwerte für die Versorgungsspannung, die normalerweise nicht dauerhaft erreicht werden sollten. Für die Eingangsspannung gilt zwar −0.3 V to AVDD + 0.3 V als absolute Grenze, um aber die Spezifikationen zu erreichen dagegen: AGND − 0.1 V bis AVDD + 0.1 V (-0.1 V - 5.1 V) ohne Input-Buffer und AGND bis AVDD − 2.0 V (0.0 V - 3.0 V) mit Input-Buffer bei AGND = 0.0 V und AVDD = 5 V. Bei der vorgesehenen Anwendung letzteres (0.0 V - 3.0 V). Anderenfalls handelt man sich durch die sehr geringe Eingangsimpedanz (4.7 kOhm bei Gain=32 oder 64) des ADCs bei höheren Verstärkungen erhebliche Gain-Fehler ein (gleiches gilt für die Referenzspannung). > Das Referenzsignal wird angegeben mit min:0,5V typ:2,5V max:2,6V > Also würde ich nach der Angabe (AINP − AINN)= ±2VREF/PGA umgestellt > rechnen: > delta 20mV=4*Vref (0,5V gewählt) : PGA.....PGA=100....PGA 100 steht > nicht zur Verfügung, ich hab gewählt PGA=64 Fast. FSR = ±2VREF/PGA d.h. bei VREF = 0.5 V und PGA = 64 wäre FSR = ±2 * 0.5 V / 64 = ±15.625 mV Falls bei der Anwendung die hohe Abtastrate des ADS1255 nicht gebraucht wird, wäre der ADS1234 oder der AD7794 vorzuziehen.
hier wird u. a. der ADS1255 genannt. Hat jemand einen funktionstüchtigen Programmschnipsel für den ADS1255? Der ADS1255 auf meiner Leiterplatte antwortet nicht. Bevor ich den ADS1255 austausche, wollte ich ausschließen, dass ich einen Fehler im Programm habe. Das Programm muss nicht ausgefeilt sein, hauptsache es läuft und liefert Messwerte ab. MfG
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