Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC Referenz unter Messspannung


von Bernd (Gast)


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Hallo zusammen,

mal eine allgemeine Frage: Kann man sich darauf verlassen, dass ein ADC 
immer die maximale Spannung misst, wenn die zu messende Spannung über 
der Referenzspannung liegt? Oder gibt es auch Controller, bei denen dann 
etwas wie ein Überlauf oder ähnliches auftritt?

von Florian (Gast)


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Hallo Bernd,

ich habe das zwar noch nicht erlebt, aber ein Kollege hat mir genau das 
mal beschrieben. Es soll sogar dazu geführt haben, das sich der µC 
weggehängt hat.

Gruß
Florian

von Bitflüsterer (Gast)


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Dafür gibt es keine allgemeine Regel.
Vielmehr muss man aus den Datenblättern folgendes ablesen:

1. Eingangsspannungsbereich
Er kann, muss aber nicht auf die Referenzspannung oder die 
Versorgungsspannung bezogen sein.
Im allgemeinen sind einige 100mV über der Referenzspannung und unter 0V 
möglich, so daß keine Fehlfunktion eintritt oder sogar ein Schaden.

2. Absolute Grenze des Eingangsspannungsbereiches
Ähnlich wie 1, nur das dann keine definierte Funktion mehr gewährleistet 
ist - aber dennoch kein Schaden eintritt.

3. Reaktion bei Unter- oder Überschreiten des Eingangsspannungsbereiches
(wobei die Grenzen von 1. nicht überschritten worden sein dürfen)
Leider fehlt diese Aussage manchmal. Dann muss man es testen. Es gibt 
aber auch Fälle (d.h. Datenblätter) in denen tatsächlich definierte 
Codes für eine Unter- oder Überschreitung angegeben werden.

von Udo S. (urschmitt)


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Bernd schrieb:
> Kann man sich darauf verlassen, dass ein ADC
> immer die maximale Spannung misst, wenn die zu messende Spannung über
> der Referenzspannung liegt?

Nein.

Der A/D Wandler, µC wird dann in den meisten Fällen ausserhalb seiner 
Spec betrieben. Was dann passiert hängt von der Innenschaltung des 
Beusteins ab, und vor allem welcher Strom fliessen kann, denn meistens 
gibt es interne clamping Dioden zu Vcc und Gnd.
Das Dilemma: zum Schnellen Messen soll die Quelle niederohmig sein, bei 
zu hoher Spannung soll sie möglichst hochohmig sein.

Was tatsächlich passiert steht in deinem Datenblatt, wenn da nichts 
steht, dann musst du davon ausgehen dass so ein Betrieb unzulässig ist 
und du das mit einer äusseren Beschaltung verhindern musst.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Was soll ein Betrieb ausserhalb der Referenzspannung ? Muss man ein 
Projekt bewusst stuemperhaft beginnen ?

von Bernd (Gast)


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Danke für die Antworten. Ein Betrieb außerhalb der Referenzspannung ist 
bei mir natürlich auch nicht gewünscht. Ich habe nur über den Fehlerfall 
nachgedacht. Aber es könnte ja sein, dass man nur den Bereich unterhalb 
der Referenzspannung messen möchte und darüber der Maximalwert genügt. 
Mit einer höheren Referenzspannung würde man dann ja an Auflösung 
verlieren. Ist jetzt rein hypothetisch. Bei mir dürfte das wie gesagt 
nur im Fehlerfall auftreten. Wenn der ADC dann sicher maximal 
ausschlagen würde, hätte ich nur eine redundante Sicherheit.

von c-hater (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:

> Der A/D Wandler, µC wird dann in den meisten Fällen ausserhalb seiner
> Spec betrieben.

Nein, das ist kompletter Unsinn. Schon primitive ADCs wie etwa die in 
den AVRs erlauben eine recht freie Wahl der Referenzspannung, z.B. etwa 
die Verwendung einer internen 1,1V-Bandgap-Spannungsquelle. Und von 
diesen 1,1V bis zur zulässigen Grenze für den Analogeingang (VCC+0,5V) 
liegen Welten, nämlich bei z.B. 5V VCC 4,4V. Dieser Bereich ist völlig 
legal, nichts in der Spezifikation spricht dagegen, daß das 
Eingangssignal nicht in diesem Bereich liegen dürfte.

Und natürlich ist es völlig legitim zu fragen, welche Werte der ADC in 
diesem Bereich denn wohl liefern wird.

Und tatsächlich ist das schon beim AVR nicht immer ganz einfach zu 
beantworten. Einfach ist es dort nur für den "single ended"-Fall (dafür 
wird die Frage auch schon durch das DB beantwortet).

Bei differentieller Messung hingegen ist es ein schönes 
Forschungsprojekt, welches nebenbei sehr viel über den internen Aufbau 
des Analoggeraffels verrät, den Atmel sich nicht traut im Detail zu 
dokumentieren...

von Ulrich H. (lurchi)


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Es gibt auch ADCs die einen Messbeich haben, der größer als die Ref. 
Spannung ist. Bei den Dual-slope Wandlern ICL710x geht der Mebessbereich 
z.B. vom -2 U_ref bis +2*U_ref.
Wie sich der ADC verhält wenn die Spannung größer als der normale 
Arbeitsbereich ist, sollte im Datenblatt stehen.

von Martin S. (led_martin)


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c-hater schrieb:
> den internen Aufbau
> des Analoggeraffels verrät, den Atmel sich nicht traut im Detail zu
> dokumentieren...

Ist mir auch schon aufgefallen, daß Atmel da auffallend schweigsam ist. 
Bei speziellen Anwendungen muß man da eigentlich durch eigene 
Experimente klären, wie man's am besten macht.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Purzel H. (hacky)


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Ein Design ist immer so ausgelegt, dass auch im Fehlerfall die 
zulaessigen Grenzen nicht ueberschritten werden.

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