Analog Pin Eingang

Oliver111 schrieb:
> Ich messe über einen Spannungsteiler (Vmax 1,1V) eine Batteriespannung.
> ...
> Ist hier eine Beschädigung zu befürchten?
Wenn Du über einen Spannungsteiler misst, würde ich nicht denken, dass 
da etwas kaputt gehen kann. Wie groß sind denn Die Widerstände Deines 
Teilers?

@ Lothar

Könntest Du bitte für mich eine kurze Erklärung hinzufügen, wozu der 
Kondensator dient?

470k ist zu groß!
Es fließt ein Eingangsstrom, wenn auch sehr gering.
Aber bei 470k kommt schon ein Fehler zustande.

Ich bin gerade dabei mit MathCad die Toleranzen bei Analogeingängen zu 
berechnen.
Der Unterschied zwischen 47k und 33k ist enorm.
Selbst laut App.Note des Herstellers werden oft zu max. 47k geraten.

Bei 1,1V genügt auch etwas "kleines" wie 10k.

Fuer Pic-Controller soll der max. Innenwiderstand der zu messenden 
Spannungsquelle von 10k nicht ueberschritten werden - wenn man Wert auf 
genaue Messungen legt.
Bei einem Spannungsteiler von 470k und 47k kommt man auf einen 
Innenwiderstand von ca. 42k.
Der Anhang zeigt das Prinzip eines Analogeingangs.

> Aber bei 470k kommt schon ein Fehler zustande.
Der AD mist die Spannung aber auch nicht durch den 470K Widerstand 
sondern am 100nF Kondensator der über den 470K geladen wurde. Das geht 
schon so und stellt gleichzeitig einen Tiefpass dar. Man muss nur 
niederohmiger werden wenn man schneller messen will.

uwe schrieb:
> Der AD mist die Spannung aber auch nicht durch den 470K Widerstand
> sondern am 100nF Kondensator der über den 470K geladen wurde. Das geht
> schon so und stellt gleichzeitig einen Tiefpass dar. Man muss nur
> niederohmiger werden wenn man schneller messen will.

Was meinst Du warum Microchip empfiehlt, dass der Innenwiderstand der zu 
messenden Spannungquelle <= 10k sein soll?
Siehe frueher gepostetes Bild....die Loesung ist dort rot umrandet.

Eine Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand bildet mit dem (nicht 
unendlich grossen)Eingangswiderstand eines uC-Analogeingangs einen 
ungewollten Spannungsteiler.Statt den vermeintlichen 1.1V misst man dann 
halt z.B. nur 1.05V.....

Hi

>Was meinst Du warum Microchip empfiehlt, dass der Innenwiderstand der zu
>messenden Spannungquelle <= 10k sein soll?

Das spielt nur eine Rolle für den Moment in den Chold umgeladen wird. 
Und dafür reicht ein 100nF-Kondensator allemal.

>Siehe frueher gepostetes Bild....die Loesung ist dort rot umrandet.

Die Aussage gilt nur, wenn am ADC-Eingang kein zusätzlicher 
Kondensator vorhanden ist. Bei AVRs sind die Sample-Kondensatoren noch 
kleiner (14pF). Außerdem ist das stark von der Samplefrequenz abhängig.

MfG Spess

Toxic schrieb:
> Eine Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand bildet mit dem (nicht
> unendlich grossen)Eingangswiderstand eines uC-Analogeingangs einen
> ungewollten Spannungsteiler.Statt den vermeintlichen 1.1V misst man dann
> halt z.B. nur 1.05V.....

das stimmt zwar, ist aber vollkommen egal, denn die Widerstände haben 
eine Toleranz, der AD-Wandler bzw. die Referenz hat eine Toleranz.
Das heißt wenn Du die Genauigkeit steigern willst kommst du um eine 
Kalibrierung sowieso nicht herum

> Was meinst Du warum Microchip empfiehlt, dass der Innenwiderstand der zu
> messenden Spannungquelle <= 10k sein soll?
> [...]
> Eine Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand bildet mit dem (nicht
> unendlich grossen)Eingangswiderstand eines uC-Analogeingangs einen
> ungewollten Spannungsteiler.

Du verstehst das falsch: der Eingangswiderstand Rain des AVR liegt bei 
typisch 100 Megaohm.  Die niedrige Impedanz der Spannungsquelle wird 
benötigt, um den Sample'n'Hold Kondensator (einige pF) genügend schnell 
umzuladen.  Und das schafft hier der 100nF-Kondensator - der ist, für 
einen genügend lange Zeit, eine Spannungsquelle mit sehr geringen 
Innenwiderstand.

spess53 schrieb:
> Die Aussage gilt nur, wenn am ADC-Eingang kein zusätzlicher
> Kondensator vorhanden ist. Bei AVRs sind die Sample-Kondensatoren noch
> kleiner (14pF). Außerdem ist das stark von der Samplefrequenz abhängig.

Auch der zusätzliche Kondensator kann zu deutlichen Fehlern führen.
Wenn die Dauer zwischen zwei Samples kürzer ist als die (mehrfache) 
Zeitkonstante der externen RC-Beschaltung, so ergibt sich ein Fehler. 
Der Sampling-Kondensator entnimmt dem externen Kondensator einen 
Bruchteil seiner Ladung und diese Entnahme muss bis zum nächsten 
Abtastvorgang durch das Nachladen über den externen R wieder 
ausgeglichen werden.

Das ist wenig problematisch, wenn nur mit einem Kanal eine 
Gleichspannung gemessen wird, weil dann der Csample ja auch immer 
weniger Ladung aus dem Cext entnimmt. Relevant ist der Fall, wenn 
mehrere Kanäle unterschiedliche Werte messen müssen. D.h., Rext*Cext so 
klein wie möglich und fsample so langsam wie möglich.

Zum vorhandenen Problem: niederohmige Widerstände und externe 
Schottky-Dioden zum Schutz des Eingangs nehmen.

> Zum vorhandenen Problem: niederohmige Widerstände und externe
> Schottky-Dioden zum Schutz des Eingangs nehmen.

Was soll das bringen?  Dann versorgst du doch erst recht den 
Mikrocontroller über das zu messende Signal (hier Batterie) mit Strom.

Hi

>Auch der zusätzliche Kondensator kann zu deutlichen Fehlern führen.
>Wenn die Dauer zwischen zwei Samples kürzer ist als die (mehrfache)
>Zeitkonstante der externen RC-Beschaltung, so ergibt sich ein Fehler.

Ich habe vor längerer Zeit mal den Spannungseinbruch am ADC-Eingang ohne 
zusätzlichen Kondensator gemessen. Die Widerstandswerte sind jeweils ein 
Spannungsteiler aus zwei solchen Widerständen.

Kann sich jeder seine eigene Meinung bilden.

MfG Spess

spess53 schrieb:
> Kann sich jeder seine eigene Meinung bilden.

Man könnte auch das hier lesen:
http://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp795-driving-xadc.pdf
oder weitere Quellen anderer Hersteller suchen oder auch mal LTSpice 
aufsetzen und simulieren.

asdfasd schrieb:
> Was soll das bringen?  Dann versorgst du doch erst recht den
> Mikrocontroller über das zu messende Signal (hier Batterie) mit Strom.

Ja, richtig. Es geht aber um den Schutz des Eingangs:

Oliver111 schrieb:
> Ist hier eine Beschädigung zu befürchten?

spess53 schrieb:
> Ich habe vor längerer Zeit mal den Spannungseinbruch am ADC-Eingang ohne
> zusätzlichen Kondensator gemessen. Die Widerstandswerte sind jeweils ein
> Spannungsteiler aus zwei solchen Widerständen.

Ich vermisse die Angabe des externen Kondensators, vermutlich hattest du 
für die Bilder keinen verwendet. Nur mit dem internen Csample ist das 
alles kein Problem - vielleicht noch abhängig vom AD-Wandler.

Mit externem Kondensator wird der Einbruch kleiner, klar, aber bis er 
wieder auf 99,99% aufgeladen ist, dauert es wesentlich länger! Wird 
vorher ein neues Sample genommen, dann gibt es den nächsten Einbruch, 
der etwas tiefer geht. Und so weiter, bis zu einer konstanten Ablage, 
denn das spielt sich mit der Zeit ein.

Hi

>Ich vermisse die Angabe des externen Kondensators, vermutlich hattest du
>für die Bilder keinen verwendet.

Hatte ich schon geschrieben:

 '...am ADC-Eingang ohne zusätzlichen Kondensator gemessen.'

Die 'Messungen' habe ich vor ein paar Jahren mal auf die Schnelle 
gemacht um einen Eindruck zu erhalten, wie 'dramatisch' diese Einbrüche 
in der Samplephase wirklich sind. Deswegen sollte man das Ganze auch nur 
qualitativ betrachten.

>Mit externem Kondensator wird der Einbruch kleiner, klar, aber bis er
>wieder auf 99,99% aufgeladen ist, dauert es wesentlich länger! Wird
>vorher ein neues Sample genommen, dann gibt es den nächsten Einbruch,
>der etwas tiefer geht. Und so weiter, bis zu einer konstanten Ablage,
>denn das spielt sich mit der Zeit ein.

Kommt immer darauf an, als was man den ADC betrachtet. Als mehr oder 
weniger genaues 'Schätzeisen' kann man auf so tiefgründige Betrachtungen 
verzichten. Beim Bau eines Messgerätes muss man natürlich ganz anders 
herangehen.

MfG Spess

spess53 schrieb:
> Die 'Messungen' habe ich vor ein paar Jahren mal auf die Schnelle
> gemacht um einen Eindruck zu erhalten, wie 'dramatisch' diese Einbrüche
> in der Samplephase wirklich sind.

Ohne den Cext bin ich voll bei dir. Mit einem Cext muss man eben alle 
Randbedingungen betrachten.

> Kommt immer darauf an, als was man den ADC betrachtet.

Ich hatte mich vor einiger Zeit damit beschäftigt, weil man eine genaue 
Spannungsüberwachung erstellen sollte. Neben den Angaben im Datenblatt 
über die diversen Fehlerbeiträge eines ADC ist eben auch das ein Thema 
und es ist wenig bekannt - auch in den Datenblättern oder App-Notes 
selten erwähnt oder sogar gelegentlich mal unrichtig betrachtet. Und da 
gaukelt einem das Vorhandenseins eines 10 Bit oder sogar 12 Bit ADC oft 
eine Präzision vor, von der dann bei falscher Wahl von Rext, Cext oder 
fsample nur noch 6-8 Bit übrigbleiben.
Ohne detaillierte Betrachtung ist man geneigt, eine große Zeitkonstante 
der externen RC-Beschaltung (Anti-Aliasing) als gut zu empfinden oder 
einen hohen Quellwiderstand mit einem großen Cext kompensieren zu 
wollen. So war das auch oben in einigen Beiträgen herauszulesen. Das ist 
eben nicht generell richtig und ich wollte mit meinen Bemerkungen diesen 
Punkt ins Bewusstsein bringen. Ich selber habe das vor einiger Zeit auch 
erst gelernt ...
Dass natürlich auch der Eingangswiderstand des ADC auf die Wahl des 
maximalen Rext betrachtet werden muss, habe ich hier mal weggelassen, 
das wird ja eher nicht übersehen.

HildeK schrieb:
> Man könnte auch das hier lesen:
> 
http://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp795-driving-xadc.pdf
> oder weitere Quellen anderer Hersteller suchen

wenn es nicht um einen AVR gehen würde

HildeK schrieb:
> Mit externem Kondensator wird der Einbruch kleiner, klar, aber bis er
> wieder auf 99,99% aufgeladen ist, dauert es wesentlich länger!

es reichen auch 99,9%

HildeK schrieb:
> Rext*Cext so
> klein wie möglich

eher Rext so klein wie möglich denn aus einem großen Cext entnimmt der 
Samplekondensator auch einen kleineren Anteil der Ladung

Walter schrieb:
> wenn es nicht um einen AVR gehen würde

Das Problem hat nichts mit dem Hersteller zu tun - davon ist jeder ADC 
betroffen, wenn die Beschaltung bzw. die Abtastrate falsch gewählt wird.

Walter schrieb:
> eher Rext so klein wie möglich denn aus einem großen Cext entnimmt der
> Samplekondensator auch einen kleineren Anteil der Ladung

Du hast meine Ausführungen noch nicht verstanden. Wenn der große Cext 
durch den kleinen Rext bis zur nächsten Abtastung nicht wieder 
ausreichend aufgeladen ist, dann taucht das beschriebene Problem auf. 
Deshalb ist die Forderung Rext*Cext << 1/fsample.

Hallo,
wow erstmal für das Feedback.

Okay mit ochohmigen Spannungsteiler habe ich es gemacht. Strom ist auf 
µA somit beschränkt.

Danke