Frage zu einer vorgegebenen Schaltung

Entstörung heißt das Zauberwort!

Anti alias Filter.

L. S. schrieb:
> Mein Problem ist nun das ich nicht verstehe wozu die Kondensatoren da
> sind. Die Widerstände begrenzen wohl den maximalen Strom und die

Und mein Problem ist, wie man nur so eine Augenkrebs verursachendes 
Schaltbild posten kann, wo man doch genau dazu Hilfe haben möchte.

Was macht den ein RC Glied aus 10K/100nF ?

Werden alle Frequenzen gleich gut an den AD Wandler weitergegeben oder 
gibt es da Unterschiede ?

Michael Knoelke schrieb:
> Was macht den ein RC Glied aus 10K/100nF ?
Ein Tiefpaß mit ca. 160Hz/3dB
>
> Werden alle Frequenzen gleich gut an den AD Wandler weitergegeben oder
> gibt es da Unterschiede ?
Ja, höhere Frequenzen werden gedämpft. Tiefere können "passieren", 
deshalb auch der Name "Tiefpaß".

L. S. schrieb:
> Ein RC-Glied kenne ich in dieser Konstellation nur als Tief-Pass, aber
> was macht dieser bei Gleichspannung?

Stimmt auch. Bei Gleichspannung macht er nix. Da hat er die kleinste 
Dämpfung. Nur wenn da höherfrequente Störungen drauf sind, werden diese 
durch den Tiefpaß gedämpft.

L. S. schrieb:

> Ein RC-Glied kenne ich in dieser Konstellation nur als Tief-Pass, aber
> was macht dieser bei Gleichspannung?

Der A/D-Wandler hat typischerweise einen Sample/Hold-Kondensator am 
Eingang. Wenn der Multiplexer durchschaltet und die Quelle wie hier 
einen rel. hohen Eingangswiderstand hat, bricht die Spannung durch das 
Laden S/H-Kondensators kurz ein. Das soll hier der 100n unterbinden.

Gruß

npn schrieb:
> Michael Knoelke schrieb:
>> Was macht den ein RC Glied aus 10K/100nF ?
> Ein Tiefpaß mit ca. 160Hz/3dB

Stöhn...
Das war eine rethorische Frage die der TO sich selbst bentworten sollte.
Wie soll man denn was lernen wenn einem alles bis ins letzte Detail 
vorgesagt wird.

Michael Knoelke schrieb:
> Stöhn...

...und ausgerechnet diesmal war wieder die Glaskugel kaputt. Sonst hätte 
ich das doch gesehen ;-)
Sorry, daß ich eine gestellte Frage beantwortet habe. Ist wohl 
unüblich...
Das kommt davon, wenn man sich nicht richtig ausdrückt.

>Entstörung heißt das Zauberwort!
Quatsch

adeze schrieb:
>>Entstörung heißt das Zauberwort!
> Quatsch

Deine wohlbegründete Antwort hilft hier allen ein gutes Stück weiter. 
Jetzt wissen wir Bescheid. Das nächste Mal rede nicht so viel und komm 
gleich auf den Punkt :-)

Joachim schrieb:
> Der A/D-Wandler hat typischerweise einen Sample/Hold-Kondensator am
> Eingang. Wenn der Multiplexer durchschaltet und die Quelle wie hier
> einen rel. hohen Eingangswiderstand hat, bricht die Spannung durch das
> Laden S/H-Kondensators kurz ein. Das soll hier der 100n unterbinden.

Ja, das ist zwar so gedacht. In der Konstellation mit großem Kondensator 
und hohem Quellwiderstand führt das aber zu einem systematischen Fehler.
Der Samplekondensator entnimmt dem externen Kondensator ein wenig Ladung 
und die Kombination Rext (Quellwiderstand) und Cext führt zu einer 
Zeitkonstante für das Nachladen des Cext.
Wenn nun die Abtastfrequenz nicht um einiges niedriger ist, als diese 
Zeitkonstante der externen Komponenten, dann entsteht dieser Fehler. 
Dadurch kann durchaus ein Fehler entstehen, der bei einem 10- oder 
12-Bit-Wandler die Größenordnung von einigen 10 LSBs hat.

>Deine wohlbegründete Antwort hilft hier allen ein gutes Stück weiter.
>Jetzt wissen wir Bescheid. Das nächste Mal rede nicht so viel und komm
>gleich auf den Punkt :-)

Die richtige Antwort hat Joachim ja schon gegeben.

>Ein Tiefpaß mit ca. 160Hz/3dB
Auch richtig.
>Anti alias Filter.
Das auch.

Aber entstört wird hier nichts.

>> Aber entstört wird hier nichts.
>Oder doch? Mal angenommen, da wäre eine Störung mit 1 MHz am Eingang...
Dann erhöhst Du die Störfestigkeit.

Mit einem Mundschutz entgiftet man ja auch nicht.

HildeK schrieb:
> Joachim schrieb:
>> Der A/D-Wandler hat typischerweise einen Sample/Hold-Kondensator am
>> Eingang. Wenn der Multiplexer durchschaltet und die Quelle wie hier
>> einen rel. hohen Eingangswiderstand hat, bricht die Spannung durch das
>> Laden S/H-Kondensators kurz ein. Das soll hier der 100n unterbinden.
>
> Ja, das ist zwar so gedacht. In der Konstellation mit großem Kondensator
> und hohem Quellwiderstand führt das aber zu einem systematischen Fehler.
> Der Samplekondensator entnimmt dem externen Kondensator ein wenig Ladung
> und die Kombination Rext (Quellwiderstand) und Cext führt zu einer
> Zeitkonstante für das Nachladen des Cext.
> Wenn nun die Abtastfrequenz nicht um einiges niedriger ist, als diese
> Zeitkonstante der externen Komponenten, dann entsteht dieser Fehler.
> Dadurch kann durchaus ein Fehler entstehen, der bei einem 10- oder
> 12-Bit-Wandler die Größenordnung von einigen 10 LSBs hat.


Der Samplekondensator dürfte typischerweise so 10 bis 50 pF haben. 
100n/50p sind etwa 2000, also 2 Digit bei 12 Bit. Beim ATMega sind bspw. 
14 pF angegeben, das wäre dann also etwas mehr als 1 Digit bei 13 Bit, 
bzw. weniger als 1 Digit bei 12 Bit. - Und durch das Nachladen wird es 
ja nur besser.


Wie Lothar schonm schrieb: es kommt auf den Einsatzbereich an.

Gruß

adeze schrieb:
> Mit einem Mundschutz entgiftet man ja auch nicht.

Nein, aber damit verhinderst du das Eindringen in den Mund/Nase. Nichts 
anderes passiert beim Eingang des ADC. Man will unerwünschte Störungen 
nicht in den ADC eindringen lassen.

Joachim schrieb:
> er Samplekondensator dürfte typischerweise so 10 bis 50 pF haben.
> 100n/50p sind etwa 2000, also 2 Digit bei 12 Bit. Beim ATMega sind bspw.
> 14 pF angegeben, das wäre dann also etwas mehr als 1 Digit bei 13 Bit,
> bzw. weniger als 1 Digit bei 12 Bit. - Und durch das Nachladen wird es
> ja nur besser.

Bis dahin stimmt deine Aussage - nur hast du die Abtastperiodendauer vs. 
externe Zeitkonstante Tau_ext nicht betrachtet:
Der externe Kondensator wird bei hoher Abtastfrequenz und hohem Tau_ext 
gar nicht mehr vollständig nachgeladen! Dann verlierst du beim zweiten 
Abtastvorgang erneut 1-2 Digit (gut ein bisschen weniger, weil jetzt 
durch die größere Spannungsdifferenz mehr Anfangsladestrom fließt). Es 
stellt sich dann eine feste Ablage ein, die in den Bereich 0.1 ... 1% 
oder mehr kommen kann - je nach Dimensionierung von fa, Rext und Cext 
und Csample. 0.1% ist die Auflösung, die ein 10-Bit-Wandler kann. Die 
Zeitkonstante des internen Bahnwiderstands (Multiplexer o.ä.) und 
Csample spielt meist eine untergeordnete Rolle - der Hersteller hat 
schon darauf geachtet, dass das mit seinem x-Bit-Wandler zusammenpasst.
Zugegeben, ich habe auch einige Zeit gebraucht, bis ich das verstanden 
hatte.

Ich habe das mal simuliert: bei einem Samplekondensator mit ca. 8pF, bei 
einer Abtastfrequenz von rund 800kHz kommt man worst-case bei Rext = 10k 
und Cext=100n kaum mehr auf die Genauigkeit eines 8-Bit-Wandlers. Dann 
bringt der Einsatz eines 10- oder 12-Bit-Wandlers nichts mehr.
Die Zahlen sind nur grobe Anhaltspunkte, die genauen Werte hab ich nicht 
im Kopf.
Das Problem ist also nicht die Entladung des Cext durch den Csample, 
sondern die Zeitkonstante des Nachladens des Cext im Verhältnis zu 
Abtastperiode. Für hohe Auflösungen sollte man also die Abtastperiode 
größer als rund 5*Tau_ext machen.

Natürlich kommt es auf den Einsatzbereich an. Ich musste eine präzise 
Spannungsüberwachung machen und hatte deshalb untersucht, welche 
Einflüsse zu welchen Ablagen führen. Dabei bin ich bei der Diskussion 
mit einem Hersteller auf den Effekt hingewiesen worden.
Es gibt vereinzelt auch Applikation Notes von µC-Herstellern, die das 
beschreiben.

Für die Aufgabenstellung im Thread hier ist das vermutlich nicht 
problematisch - wir kennen aber seine Anforderungen nicht.