verschiedene Messergebnisse aus Analogteil trotz Refernzspannung

[Michael (Gast)]

Hallo,

ich habe das Problem, dass beim Auslesen von Sensorwerten aus einer 
Analogschaltung an verschiedenen Rechnern unterschiedliche Spannungen 
gemessen werden. Das wäre aus meiner Sicht nicht weiter ungewöhnlich, da 
die Schaltung ja sensibel bzgl. der Versorungsspannung ist und die 
USB-Spannung auf verschiedenen Rechnern nicht immer gleich ist. Deswegen 
habe ich zusätzlich eine Referenzspannungsquelle eingesetzt (siehe auch 
Schaltungsausschnitt anbei), d.h. die Spannung im Analogteil liegt immer 
genau bei 4,5V. Die Sensordaten werden vom ASIC im Analogteil 
ausgewertet und per I2C an den µC in der Schaltung gesendet, der die 
Messwerte dann über eine UART-USB-Schnittstelle an den Rechner sendet.

Ich dachte, das funtkioniert so, aber leider variieren die Messwerte an 
unterschiedlichen Rechnern ganz gewaltig.
Das eigenartige ist, dass, wenn ich den Analogteil nicht mit der 
Referenzspannungsquelle, sondern mit der USB-Spannungs betreibe, die 
Messsignale gleich sind.
Das sollte doch genau umgekehrt sein.

Ich bin gerade ziemlich am verzweifeln, hat jmd. eine Idee, woran das 
liegen könnte ?

Michael

[foo (Gast)]

Michael schrieb:
> Deswegen
> habe ich zusätzlich eine Referenzspannungsquelle eingesetzt (siehe auch
> Schaltungsausschnitt anbei), d.h. die Spannung im Analogteil liegt immer
> genau bei 4,5V.

Das sollte dich eigentlich stutzig machen, denn der REF196 erzeugt 
nominell 4,096V.
Möglicher Weise hat er keine Masseverbindung.

[foo (Gast)]

Nicht REF196, sondern REF198 wollte ich schreiben.

[Michael (Gast)]

Hallo,

sorry, da habe ich mich verschrieben, bzw. im Schaltplan ist noch der 
REF198 eingebaut, in Wirklichkeit ist es der REF194, und dann sind die 
4,5V ja in Ordnung.

Habe ich da einen Denkfehler, wenn ich den Analogteil, um eben die 
unterschiedlichen Spannungen aus dem USB-Port anzugleichen, mit der 
Referenzspannungsquelle laufen lasse und den Digitalteil mit Vcc aus dem 
USB-Port ?

[Michael (Gast)]

foo schrieb:
> Möglicher Weise hat er keine Masseverbindung.

Die Masseverbindung ist hergestellt.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Michael schrieb:
> Habe ich da einen Denkfehler, wenn ich den Analogteil, um eben die
> unterschiedlichen Spannungen aus dem USB-Port anzugleichen, mit der
> Referenzspannungsquelle laufen lasse und den Digitalteil mit Vcc aus dem
> USB-Port ?

Dazu musst du das Datenblatt des MC konsultieren. AVRs z.B. erlauben 
nicht, das die AVcc um mehr als etwa 0,3V von VDD abweicht. Aber warum 
speist du nicht nur AREF aus deiner Referenz?
Übrigens gibt es auch schlechte USB Kabel, die selbst bei 100mA schon 
deutlich weniger als 5V am Ende bringen, selbst wenn der Port an sich 5V 
liefert. Ich schicke die Speisung auch immer über ein LC Filter, damit 
die Störungen weggefiltert werden. (100µH-220µH, 100nF). Bis zu 47µF 
sind übrigens als Siebelko direkt an USB V+ gegen Masse zulässig.
Wenn D1 ein rote, gelbe oder grüne LED ist, verbrätst du da schon mal 
etwa 20mA. 330R als Vorwiderstand sollten da auch gut gehen.

[Michael (Gast)]

Matthias Sch. schrieb:
> Dazu musst du das Datenblatt des MC konsultieren. AVRs z.B. erlauben
> nicht, das die AVcc um mehr als etwa 0,3V von VDD abweicht. Aber warum
> speist du nicht nur AREF aus deiner Referenz?

Ich speise im Analogteil den Operationsverstärker und den ASIC mit der 
4,5V Referenzspannung. Den Atmega48 sollte schwankende 
Eingangsspannungen nichts ausmachen, die nicht analogen Werte 
übermittelt er ja auch einwandfrei.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Michael schrieb:
> Ich speise im Analogteil den Operationsverstärker und den ASIC mit der
> 4,5V Referenzspannung.

Ah? davon geht aus deinem (winzigen, schlecht erkennbaren) 
Schaltbildauszug aber nichts hervor. Und bist du sicher, das du da das 
richtige Versorgungskonzept hast? Denn die Höhe der Versorgung des OP 
sollte, wenn sie einigermassen sauber ist, auf die Qualität der 
Verstärkung keinen Einfluss haben. Im Gegenteil, je höher die ist, umso 
besser lässt sich der OP aussteuern.

[Ulrich H. (lurchi)]

Die Referenz hat im Plan über 10 µF als Kapazität am Ausgang, das ist 
mehr als üblich. Als eine Art low drop Regler muss man da vermutlich auf 
die Kapazität achten, so dass da auch ESR usw. stimmen müssen, sonst 
kann die Referenz schwingen oder schlecht regeln, mit starkem 
nachschwingen.

HF Störungen (z.B. vom USB) können auch zu DC Fehlern führen, weil 
langsame OPs diese demodulieren können.

[Purzel H. (hacky)]

Eine Referenz ist kein teurerer Spannungsregler. Eine Referenz sollte 
nicht belastet werden , und falls, dann eher konstant. Und ganz sicher 
kein ASIC oder Controller. Vergleich die Daten der Referenz mit der 
eines Spannungsreglers. Bezueglich Dropout, bezuegliech rejection, usw. 
Und eine 4.5V referenz an USB ist voellig illusorisch. Geh da auf 3.3V 
runter.