Suche Adc mit >5v Eingangsspannung

Steve N schrieb:
> Hallo
>
> Ich Suche einen mindestens 8 Bit Adc mit mehr wie 5V eingangsspannung.
> Grund Ich möchte ein Poti auf 8 Bit abfragen. An dem 5v ADC vom Avr
> bekomme ich allerdings leicht schwankende signale.

Das ist aber oft ein elektrisches Problem.

Wenn du allerdings die 10 Bit vom ADC auf 8 Bit runterrechnest (durch 4 
dividieren), dann wackelt da nichts mehr.

Das unterste Bit schwankt immer bei jedem ADC, darauf kannst Du Dich 
verlassen. Je mehr Bits der ADC hat, umso mehr rauscht er.

Atmel empfiehlt, die Pegel an sämtlichen Port-Pins unverändert zu 
lassen, während der ADC eine Wandlung durchführt. Dadurch wird das 
rauschen reduziert. Noch präziser arbeitet der ADC, wenn man den 
Prozessor während der Wandlung anhält.

Du kannst Spannungsteiler verwendne, um höhere Spannungen zu messen. Mit 
einem 1:2 Spannungsteiler und Verwendung der 2,56V Referenz kannst Du 
z.B. den Ausgang Deines Potis messen. Das wird Dein Problem aber nur 
unwesentlich verbessern.

Aber: Um die Einstellung eines Potis zu messen, nimmt man als Referenz 
am Besten genau die Spannung, mit der das Poti versorgt wird (also 5V in 
Deinem Fall). Denn dann wirken sich Abweichungen der Spannung (zum Soll 
5V) nicht auf die Messung aus.

Eine Stabilisierung mittels Tiefpass kann hier helfen:

1

                                    +-------o AREF

2

           100 Ohm                  |

3

VCC 5V o---[===]---+-----+----------+-------o AVCC

4

                   |     |          |

5

                   |     |         |~| o----o AIN

6

                  ===   ===        | |/

7

             100µF |     | 100nF   |_| Poti

8

                   |     |          |

9

                  GND   GND        GND

So erhält der ADC eine stabilere Versorgungsspannung und Referenz, als 
wenn man einfach VCC verwenden würde. Die Spannung wird zwar nicht exakt 
5V betragen, aber das ist völlig egal. Selbst bei 4V würdest Du exakt 
die gleichen Messergebnisse bekommen. Wichtig ist Dir ja nur, dass die 
Messwerte möglichst wenig schwanken, solange das Poti unberührt bleibt. 
Und das ist bei dieser Schaltung der Fall.

> Ich hatte halt gehofft das ein 8Bit adc mit zb 10V Eingang ja
> pro bit 0,037v veränderung braucht und bei 5 eben nur 0,019v.
> Somit die toleranz gegen Störungen höher sein sollte.

Da kannst Du auch gleich alle Bits einmacl nach rehcts shiften. Oder 
einen Spannungsteiler verwenden, denn der halbiert nicht nur das 
Nutzsignal, sondern auch die Störungen.

Wenn das Signal gerade auf der Schwelle eines Bits liegt, wird das 
Ergebnis trozdem hin und her zappeln. Das kann auch mehrere Bits auf 
einmal betreffen.

Mal angenommen, ein Bit entspricht 19mV und die Spannung schwankt 
zwischen 4,863V und 4,865V, dann wird dein ADC Wert zwischen 255 und 256 
hin und her zappeln. Das betrifft dann gleich 8 Bits!

4,863V / 19mV = 255 = 0011111111
4,865V / 19mV = 256 = 0100000000

Di siehst, dass Du in diesem Fall schon 8 Bits abschneiden müsstest, um 
ein stabiles nicht mehr zappelndes Meßergebnis zu erhalten. Das Signal 
zu halbieren oder den Meßbereich des ADC zu verdoppeln würde hier auch 
nicht helfen, denn:

4,863V / 38mV = 127 = 0001111111
4,865V / 38mV = 128 = 0010000000

Auch hier verändert sich das Meßergebnis erheblich. Damit gewinnst Du 
gar nichts. Lass uns Deinen Vorschlag noch extrem weiter spinnen. Wir 
erweitern den Meßbereich des ADC so, das ein Bit 5V entsprechen also der 
Meßbereich bis etwa 5000V geht:

4,999V / 5V = 0 = 0000000000
5,001V / 5V = 1 = 0000000001

Wieder genügt eine Signaländerung von nur 2mV, um das Meßergbenis 
erheblich zu verändern. Es ist wieder instabil. Willst Du den 
Meßßbereich noch weiter erhöhen?

4,999V / 10V = 0 = 0000000000
5,001V / 10V = 0 = 0000000000

Jetzt ist es stabil. Alle Signale im Bereich 0-9,999V liefern ein 
stabiles konstantes Meßergebnis von 0. Aber das ist offensichtlich 
nutzlos.

Sowohl die Ausgangsspannung des Potis, als auch der ADC selbst als auch 
die Referenzspannung (sei es nun VCC oder eine andere) rauschen immer 
mehr oder weniger. Egal wie Du es drehst, Du wirst immer instabile 
Messergebnisse haben. Selbst wenn Du das Rauschen noch weiter verringern 
kannst, es wird niemals ganz verschwinden. Du wirst immer in Grenzfällen 
schwankende Meßergebnisse bekommen.

Beim Digital-Multimeter ist auch nicht anders. Die letzte Ziffer im 
Display kann trotz stabilem Signal um 1 rauf und runter schwanken. Je 
nach Qualität und Auflösung kann es auch mehr sein. Aber selbst das 
teuerste Multimeter wird nicht für jedes beliebige Signal eine stabile 
Anzeige leifern können. Grenzfälle wie die oben geziegten wird es immer 
geben. Die Frage ist nur, wieviel % der Fehler vom Meßwert ausmacht.

Wenn Dein ADC für eine mittlere Poti Einstellung einen Mittleren Wert 
von 512 liefert (10 Bit = 0-1024) und wir eine ideale Schaltung haben, 
die nicht rauscht, dann haben wir dennoch in den Grenzfällen einen 
Meßfehler von +/- 1 zu erwarten, was 0,19% entspricht. In der Praxis 
wird der Meßfehler größer sein.

Verrate uns doch mal, wie hoch die Schwankungen sind, die Du nicht haben 
willst.