Hallo, ich würde gerne das Leistungsmessungs-IC MCP3901 von Microchip benutzen. Der hat eine interne Referenz von 2,37 V, aber nur einen Eingangsspannungsbereich von +-1 V (Seite 4). Kam mir schon komisch vor. Warum kleiner als die Referenz und wie kommt der mit negativen Spannungen klar? Wenn man drei Zeilen weiterschaut steht da "Differential Input Voltage Range" und der liegt bei +-500mV (Gain ist bei mir immer 1). Weil mir nicht klar war ob er jetzt +-0,5 V oder +-1 V kann habe ich es getestet und habe festgestellt der ADC hat seinen Endwert bei +- 800mV. Jetzt bin ich völlig verwirrt. Hat jemand einen Hinweis? http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22192d.pdf
Du musst unterscheiden zwischen den Absolutwerten der Spannungen (und gegen was sie gemessen werden) und der max. mögl. differentiellen(!) Spannung an den Eingängen. Laut DB ist es korrekt zu sagen, dass die diff. Eingangsspannung max. die ±500mV dividiert durch den GAIN-Faktor betragen kann. Dieser Dynamikumfang von 1V wird dann mit der entsprechenden Auflösung des ADC (16/24 Bit) gemessen. Nun kommt ein möglicher DC-Offset ins Spiel, den der Differenzverstärker am Eingang zu subtrahieren versucht. Um dies aber tun zu können, darf weder der CHn+ noch der CHn- Eingang gewisse Spannungslimits überschreiten - und genau das sind die Angaben unter "Analog Input Absolute Voltage on ...", die alle gegen AGND gemessen sind - eben diese 'ominösen' "Min: -1V" und "Max +1V". Folglich, um mal ein Beispiel zu zeigen, kann der DC-Offset (eine Spannung die sowohl dem [+]- als auch dem [-]-Signal unterliegt) des analogen Eingangssignales +500mV betragen und der ADC kann immer noch die korrekte Differenz zwischen CHn+ und CHn- bilden, da sich sowohl der [+]- und [-]-Eingang im Bereich von 0V...+1V 'bewegt'. Laut DB ist es nun sogar so, das absolut gesehen (also gegen AGND gemessen) bis zu ±6V an den Eingängen anliegen dürfen ohne das der Chip Schaden nimmt, aber der Differenzverstärker außerhalb der Spezifikation betrieben wird und somit u.a. die Linearität stark leiden wird.
Das habe ich soweit verstanden, aber warum muss ich dann +- 800mV anlegen um den Endanschlag des ADC zu sehen? Und ich komme auch nicht bis +-1V, alles über 800mV in beide Richtungen wird bei mir nicht mehr gemessen.
Tim K. schrieb: > Das habe ich soweit verstanden, aber warum muss ich dann +- 800mV > anlegen um den Endanschlag des ADC zu sehen? Laut Chapter 5.3.2 ist der Sättigungspunkt des Delta-Sigma-Modulators bei Vref/3 erreicht, was bei 2,37V für die interne Vref eben genau die von Dir ermittelten ±800mV entspricht. Sein spezifizierter differentieller Eingangsspannungsbereich geht aber nur bis ±500mV. > Und ich komme auch nicht bis +-1V, alles über 800mV in beide Richtungen > wird bei mir nicht mehr gemessen. Wozu auch?! Du musst zwingend zwischen den garantierten Grenzwerten und den durch externe Beschaltung bzw. interne Programmierung eingestellten Werten/Messbereichen/... unterscheiden. Bis ±1V könntest Du nur dann messen, wenn Vref erhöht würde - also folglich nur dann, wenn Du von extern eine andere Vref mit etwas höherer Spannung anlegst (also eine mit mind. 3V).
Der Hinweis mit Kapitel 5.3.2 war gut. Das heisst aber auch andersrum dass ich bei +-500mV nicht die volle Auflösung habe. Auf 1V kann man meiner Meinung nach nie hochkommen, denn die Referenz ist nur bis 2,9 V erlaubt. Hast du das Teil schon eingesetzt? Bei +-500mV und 24 Bit kommt man auf eine Auflösung von ca. 60nV. Das ist schwer unter Kontrolle zu bekommen denke ich, oder?
Tim K. schrieb: > Der Hinweis mit Kapitel 5.3.2 war gut. > Das heisst aber auch andersrum dass ich bei +-500mV nicht die volle > Auflösung habe. Ein bisschen 'Overhead' ist eigentlich nie schlecht, die vollen 24 Bit als ENOB (E_ffective N_umber O_f B_its) zu erhalten wäre doch ein wenig illusorisch. > Auf 1V kann man meiner Meinung nach nie hochkommen, denn die Referenz > ist nur bis 2,9 V erlaubt. Stimmt auffallend - hatte ich aber nicht explizit im Datenblatt nachgelesen. Damit ist und bleibt also ein diff. Eingangsspannungsbereich von ±1V unmöglich (zumindest mit diesem Chip). > Hast du das Teil schon eingesetzt? Nein. > Bei +-500mV und 24 Bit kommt man auf eine Auflösung von ca. 60nV. > Das ist schwer unter Kontrolle zu bekommen denke ich, oder? Kommt ganz darauf an! In diesen Spannungsbereichen sind bereits die Thermospannungen (der verwendeten unterschiedlichen Materialien, die mal eben einige Dekaden über den 60nV liegen) bei der Verdrahtung (Platine-Kontaktierung-Kabel, usw.) nicht zu vernachlässigen. Absolute Genauigkeit zu erreichen wird deshalb in der Tat schon sehr schwierig. Wenn man die Temperatur aller(!) bei der Messung involvierten Komponenten doch nur konstant halten könnte ... Dazu zählt halt auch Kabel, Kontaktstellen, die aktiven und passiven Bauteile, etc., etc., etc. Relativ gesehen kann man allerdings schon Tendenzen messen (denn dafür ist die 'Sensibilität' gefragt und mit 24 Bit ausreichend hoch genug), solange diese nur schneller sind als die Temp.-Drift der Messschaltung. Meinem Kunstbegriff für solche Messgeräte lautet schlicht und einfach "Präzision-Schätzeisen". ;-)
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