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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ADC: negative Eingangsspannung


Autor: Ralf K. (Gast)
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Hi Leute,
hab da ein kleines Problemchen:
Wieviel Volt negative Eingangsspannung verträgt ein AVR (bei mir:
ATMEGA 32) an den ADC Eingängen?
Im Datenblatt steht 0V...AVCC-0,5V.
Das scheint mir übertrieben vorsichtig zu sein, denn bislang hab ich
schon mit 0..5V gearbeitet ud alles läuft immer noch bestens.
Zu meiner Schaltung:
Es handelt sich um einen Präzisionsmessgleichrichter mit einigen
Opv´s.
Die Halbwellen werden gleichgerichtet und liegen dann jeweils an einem
OPV Ausgang/AVR Eingang.
Leider läßt es sich nicht vermeiden, wenn ein Ausgang positiv ist, dass
der andere nicht ganz bei 0V (wäre ideal),     sondern max. ca. -200mV
hat.
Ich möchte das gerne so lassen, weil bei Tests mit Dioden am OP Ausgang
bzw. mit Komparatoren für die negative Halbwelle, stellte sich heraus,
dass der Nulldurchgang unsauber wird bzw. bei Dioden am Ausgang das
Signal verzerrt wird.
Viele publizierte Schaltungen verwenden dies Methoden, doch mir ist das
zu ungenau.
Es soll ja ein "Präzisions"gleichrichter bleiben.
Verkraftet der AVR die -200mV bin ich aus dem Schneider.

Wer hat Erfahrung bei solchem "Missbrauch"? ;-)
Oder vielleicht schonmal einen AVR damit gekillt!!??

Werde auch mal einen für diesen Versuch testen.

Kennt jemand die genaue Eingangsbeschaltung am AVR ADC Eingang?

Schönen Dank schonmal

Sonnige Grüsse - Ralf

Autor: Arno H. (Gast)
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Ich habe da ein Verständnisproblem: Wieso kommen aus einem noch dazu
Präzisionsgleichrichter genannten Objekt negative Spannungen?
Kannst Du mal den Unterschied zwischen Deiner und den "publizierten
Schaltungen" bildlich darstellen?

Arno

Autor: plitzi (Gast)
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Ich denke mal, mit den 200mV wirst Du den AVR nicht erledigen, erst
recht nicht, wenn der Strom einigermaßen begrenzt ist. Nur messen wirst
Du damit nichts können. Kleiner als 0x000 gibts bei den ADCs in den AVRs
(und den meisten anderen µCs) nicht.

Jörg

Autor: Patrick (Gast)
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Ralf,
wenn du eh schon eine Hand voll OPs benutztz, könnte man dann nicht
noch einen 200mV Addierer hinzu fügen?

Autor: Ralf K. (Gast)
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Nee nicht noch mehr OPs lol
So habs gestern mal getestet:
Von -10V bis 10V Gleich, Wechselstrom (Sinus, Dreieck, Rechteck) einmal
über 100k und dann mit 10k auf den ADC.
Alles kein Problem, bei ca. 5,5V und -500mV setzt die Begrenzung ein
und bei negativen Spannungen wird 0V angezeigt wie es sein soll, denn
dann ist ja der andere Kanal positiv.
War wieder mal begeistert wie genau der AVR ADC ist: Messfehler um die
1Digit, erspart mir die Fehlerkorrekturtabelle.
Nur bis ca. 100mV da ist es ungenau.
Hab den Messverstärker aber so ausgelegt, dass immer ziemlich im oberen
Bereich (bis 5V) gemessen wird.
Und bei Frequenzen über ca. 70kHz bricht die Spannung ein (100k
Vorwiderstand).
Deutet auf eine etwas höhere Eingangskapazität hin.
Liegt wohl an den MosFets am Eingang.
Aber auch damit kann ich leben, denn in dem Bereich knicken die Ops
auch ein.
Und Arno: bau doch mal nen einfachen Spannungsfolger mit ner Diode am
Ausgang, dann wirst sehen, dass das Ausgangssignal nicht mehr viel mit
dem Eingangssignal zu tun hat.
Diese Schaltung wird in vielen Büchern wie auch Zeitschriften als
Halbwellengleichrichter verwendet wie auch der Brückengleichrichter.
Aber damit kann ich noch weniger anfangen, weil ich am AVR Eingang ein
Signal gegen Masse brauche, tja der AVR misst nunmal gegen Masse.
Andere Schaltungen sind etwas komplizierter, aber auch nicht besser.
Hab viel simuliert und getestet.
Aber da der liebe AVR nix gegen negative Spannungen zu haben scheint,
ist das jetzt so für mich die Ideallösung.

Danke für eure Hilfe

Sonnige Grüsse
Ralf

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo Ralf, die Diode muss aber im Rückkopplungszweig des
Spannungsfolgers liegen so wie bei:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electro...
Dann klappts auch mit der Gleichrichtung.

Arno

Autor: Ralf K. (Gast)
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Hi Arno,
ok die Variante hab ich noch nicht getestet (Widerstand von E- an
Masse), vielleicht liefert sie bessere Ergebnisse oder auch nicht!?
Da mir ja die -200mV nicht mehr wehtun bzw. dem AVR, komm ich ja auch
so hin.
Werde die Variante aber mal testen.

Danke für eure Lösungsvorschläge.

lg Ralf

Autor: Ralf K. (Gast)
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@Arno,
hab deine Schaltung mal simuliert.
R = 10k, R = 100k geht schonmal nicht, dann wird der Ausgang auch
negativ.
R = 1k ist ok.
Leider funktioniert auch diese Schaltung nur bis ca. 1kHz vernünftig.
Danach gibts Murks, weil auch der positive Anteil verfälscht wird, und
auf den kommts ja an ;-)
Also werde ich bei meiner Lösung bleiben, dennoch Danke für den Tip.

lg Ralf

Autor: harry (Gast)
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hi,
eigentlich bist du schon aus dem schneider, wenn du deine schaltung so
lässt, wie sie ist. im datenblatt steht zwar 0...V für den adc-input,
unter electrical characteristics findest du aber die angabe '-0,5v -
vcc+0,5v with respect to gnd' für alle pins ausser reset.
wenn du mit 10k an den adc gehst, kriegst du das teil auch mit höheren
(und negativeren) spannungen nicht kaputt, an jedem pin hängen meines
wissens je eine diode gegen vcc und eine gegen gnd, um spannungen
abzuleiten, die der avr nicht mag.
grüssens, harry

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