Hallo,
ich möchte gerne mit einem Mikrocontroller (LAUNCHXL-28069M) ganz
einfach eine Gleichspannung (0-3,3V) über ein Potentiometer einlesen.
Jetzt habe ich sehr oft gelesen, dass es gut sein kann das man einen
Operationsverstärker als Impedanzwandler zwischen Poti und ADC hängen
soll, um den ADC nicht so stark zu belasten. Der ADC hat einen
Eingangswiderstand von 3,4kOhm und dahinter kommt der Sample-Kondensator
mit 1,6pF. WIe sind eure Erfahrungen?
Danke für eure Antworten!
Tobias schrieb:> um den ADC nicht so stark zu belasten.
Umgekehrt wird'n Schuh draus!
Der ADC sollte die Quelle nicht belasten, ist diese hochohmig, in Bezug
auf den ADC, muss ein Impedanzwandler davor.
Tobias schrieb:> um den ADC nicht so stark zu belasten.
Nein, da hast du was falsch verstanden. Um die Quelle nicht so stark zu
belasten ist richtig. Wenn du eine hochohmige Spannung messen möchtest,
dann hilft z.B. ein Spannungsfolger, dessen Ausgang dann auf den ADC
geht.
Oh, ja klar! Die Quelle wir belastet.
Für DC-Signale müsste der Sample-Kondensator aber doch ein unendlich
großer Widerstand sein, oder? Also bräuchte ich doch keinen
Impedanzwandler. In dem Datenblatt konnte ich leider nichts finden dazu,
nur die Ersatzschaltung des ADC-Eingangs.
Wenn es nur um das Poti geht, such' einen zum ADC passenden Wert aus.
Manchmal kann man mit einem Kondensator, vom Schleifer zur Masse, noch
etwas rausholen. Kommt aber auf die Umstände an.
Sonst brauchst Du einen Verstärker (Impedanzwandler) vor dem Wandler.
Ok, ich wollte eh vorher eine kleine Testplatine löten, dann kommt zum
ausprobieren noch eine Impedanzwandler mit rauf. Es ist jedoch notwendig
auch bis auf 0V runterzukommen. Rail to Rail OP schaffen das ja auch
nicht ganz, oder? Ich wollte dann eine symmetrisch (+-15V) versorgten OP
(z.B. LM358) nehmen. Ist ok denke ich, oder?
Bei meinem falstd link oben kannst Du sehen was passiert wenn Du
verschiedene Poti einsetzt.
Je größer der Widerstand, desto weniger linear die Spannung.
In deinem Fall wäre das aber mit einem 1k Poti zu vernachlässigen und
belastet die Quelle mit ca. 4,5mA.
Tobias schrieb:> Für DC-Signale müsste der Sample-Kondensator aber doch ein unendlich> großer Widerstand sein, oder?
Noch ma überlegen!
Wann trifft diese Aussage in etwa zu?
Wie schnell muss deine Messung sein?
Dort sind noch mal einige Grundlagen zusammengefasst.
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_ADChp-freund schrieb:> In deinem Fall wäre das aber mit einem 1k Poti zu vernachlässigen und> belastet die Quelle mit ca. 4,5mA.
:) Ich würde ja erstmal nach DER Quelle fragen!
hp-freund schrieb:> Sonst wird es eng bei 3k4 Eingangswiderstand.
Die 3,4k sind nur der Durchgangswiderstand des MUX, d.h. die bestimmen
die Umladezeit des S&H. Würde man nun ein 100k Poti nehmen, kämen dazu
noch bis 50k in Reihe und der S&H kann sich nicht rechtzeitig umladen.
Daher noch der 100nF am Eingang als Puffer.
Ich hab damit den MUX schon problemlos zwischen 1MOhm Quellen umschalten
lassen ohne Übersprechen oder Meßfehler.
Naja, die Aussage trifft natürlich nur zu, wenn der Kondensator
aufgeladen ist! Im ersten Augenblick natürlich nicht.
Ist überhaupt keine zeitkirtische Messung. Mir würde eine Abtastfrequenz
von 10 Hz, also alle 0,1s, reichen!
Die Quelle bildet später ein LDO (TPS77501D).
Tobias schrieb:> Mir würde eine Abtastfrequenz> von 10 Hz, also alle 0,1s, reichen!
Ja, dann mach das einfach mit dem 10k-47k Poti und schalte wie o.a.
einen 22nF-100nF an den Schleifer des Potis gegen Masse und den
Schleifer auf den ADC Eingang. Den Impedanzwandler kannst du dir sparen.
Der externe C speichert genug, um den S&H Kondensator aufzuladen.
Tobias schrieb:> Jetzt habe ich sehr oft gelesen, dass es gut sein kann das man einen> Operationsverstärker als Impedanzwandler zwischen Poti und ADC hängen> soll,
Schau halt im Datenblatt nach der Eingansimpedanz des ADC Pins. Ich
würde einfach einen 100nF Kondensator als Impedanzwandler nehmen, so oft
wirst Du das Poti eh' nicht samplen wollen - und der Kondensator filtert
Dir auch andere Störungen raus.
Tobias schrieb:> Der ADC hat einen Eingangswiderstand von 3,4kOhm> WIe sind eure Erfahrungen?
Ganz so schlimm ist es nicht.
Der ADC hat 2uA Eingangsfehlerstrom.
Die 3.4k sind bloss der Schalter zum 1.6poF Kondensator.
Aber der ADC hat 12bit und 3.4Msps.
Wenn du wirklich die 12 bit nutzen willst, darf die Eingangsschaltung
bei 2uA Eingangsfehlerstrom nur zu einer Abweichung von +/-400uV führen,
also nur 400 Ohm betragen, und da ein Poti eine Verbindung nach plus und
eine nach Masse darstellt, also nicht über 800 OHm Gesamtwiderstand
haben..
Da du Potis wohl sowieso nicht so genau einstellen kannst, und das
Ergebnis gar nicht auf 12 bit genau sein muss, sondern vielleicht auf 1
Winkelgrad, also 8 bit, also 12mV, sind auch 10k Potis kein Problem.
Einfach direkt anschliessen.
Das spart den Aufstand:
Tobias schrieb:> Ok, ich wollte eh vorher eine kleine Testplatine löten, dann kommt zum> ausprobieren noch eine Impedanzwandler mit rauf. Es ist jedoch notwendig> auch bis auf 0V runterzukommen. Rail to Rail OP schaffen das ja auch> nicht ganz, oder? Ich wollte dann eine symmetrisch (+-15V) versorgten OP> (z.B. LM358) nehmen. Ist ok denke ich, oder?
Ein LM358 wäre mit 7mV Eingangsoffste sowieso viel zu schlecht für die
Auflösung des ADC, da bleiben von den 12bit nur 8 bit übrig. Du könntest
also mit der Schaltung gegenüber einem 10k Poti nichts verbessern, und
sie wäre gegenüber einem 500 Ohm Poti einfach nur unterirdisch schlecht.
Das müsste schon ein LT1013 oder so als OpAmp sein.
Tobias schrieb:> Na gut, jetzt bin ich so schlau wie vor der Internet-Recherche :(. 10> Leute schreiben was zu dem Thema und es gibt nahezu 10 Meinungen.
:(
Versuch mal nicht nach "Meinung" zu filtern, sondern nach "Information"
und mach daraus "Wissen". Sonnst kommst Du in Diesem Bereich/Hobby nicht
viel weiter.
Die meisten Potis sind nicht so besonders genau - man sollte also eher
die Genauigkeit des Potis als die Auflösung des ADC zum Maßstab nehmen.
Oft stört es auch nicht mal wenn die Kurve eine wenig stärker
nichtlinear wird.
In der Regel sollte es ohne extra Impedanzwandler ausreichen, ggf. auch
ohne den Kondensator. Der Kondensator kann wichtig werden wenn der ADC
schnell Abtastet (kurze S&H Zeit) - eine ggf langsamerer Takt und
mehrfaches auslesen des selben ADC Signals (ggf. die erste Messung
verwerfen) kann da helfen dass es auch mit einem etwas größeren
Widerstand funktioniert.
Tobias schrieb:> Für DC-Signale müsste der Sample-Kondensator aber doch ein unendlich> großer Widerstand sein, oder?
Sicher. Bloß ist es halt niemals wirklich DC. DC ist nur eine
idealisierte Vorstellung, damit man den Elektronik-Kram leichter rechnen
kann. Brauchbar nur als Grenzfall für die Rechnung.
Konkret: Dein ADC wird den Hold-Kondensator zeitweise belasten, selbst
dann, wenn am Eingang wirklich dieses Idealbild von DC anliegen sollte.
Tut es aber sicher nicht. Aber das ist garnicht das Hauptproblem. Das
ist: dein Poti muss den durch die Messung bedingten Energieabgang aus
dem Samplekondensator in der Sample-Phase schnell genug wieder
nachliefern können.
Genau genommen kann das niemals gelingen (nur wenn wieder andere
unerreichbare Ideale zu Hilfe genommen werden: Messung mit unendlich
hohem Eingangswiderstand, dementsprechend keine Entladung des
Hold-Kondensators). Aber solche Ideale gibt's halt nicht. Deswegen muss
deine Quelle niederohmig genug sein, um den Energieabgang Richtung ADC
innerhalb eines Messzyklus zumindest hinreichend gut ausgleichen zu
können.
Und dieses hinreichend kann man halt ausrechnen. Genau dafür gibt's
die Angabe der Eingangsimpedanz des ADC. Und der zweite benötigte
Eckpunkt für die Rechnerei bei DC am Eingang ist nicht etwa 0 als
Frequenz, sondern die Samplefrequenz das ADC, darauf bezieht sich
nämlich die Angabe zu dessen Eingangsimpedanz, denn diese ist eben kein
rein ohmscher Widerstand...
Das genau ist die Auflösung des Rätsels...
