Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fehlerberechnung ADC


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von Alex (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte für eine Arbeit ein wenig Fehlerberechnung betreiben.
Ich habe eine Batterie die eine Spannung von 6V ausgeben und Teile
diese über einen 1 zu 4 Spannungsteiler auf einen Bereich zwischen
0-2V(Anhang).


Der Controller hat einen internen 12-Bit ADC. Um das nun
wissenschaftlich aufzuarbeiten muss ich ja verschiedene Punkte beachten:
- meine Widerstände weise eine Toleranz auf
- und der ADC macht Quantisierungsfehler(Auflösung)
- Präzision der ADC

Ich würde nun gerne wissen wie ich an eine Fehlerrechnung herangehen
muss. Dabei möchte ich zunächst einmal nur die systematischen Fehler
also die Toleranzen der Widerstände bzw. den ADC Fehler betrachten (also
keine Temperaturabhängigkeiten etc.)

Meine Vermutung dass ich nach alle Tolleranzen summieren muss.
0,2%(die Toleranzen der Widerstände) + Präzision der ADC +Auflösung der 
ADC

von 1337_Gast (Gast)


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Frage: Werden am AD-Wandler 2V anliegen?

von pcrom (Gast)


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Vergess auch nicht die toleranz deiner Batterie

von Alex (Gast)


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1337_Gast schrieb:
> Frage: Werden am AD-Wandler 2V anliegen?

von der Batterie über Spannungsteiler 2V am AD-Wandler (teoretisch).
Als Referenzspannung fürs ADC benutze ich Exsterne 2,5V

von Alex (Gast)


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Alex schrieb:
> Meine Vermutung dass ich nach alle Tolleranzen summieren muss.
> 0,2%(die Toleranzen der Widerstände) + Präzision der ADC +Auflösung der
> ADC

Stimmt es oder muss man irgentwie anderes rechnen?

von pcrom (Gast)


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O und wenn du es gut wissenschaftlich berechnen wollst must du einen 
Rueckverfolgbarkeit Berechnung (English : Traceability calculation) 
machen. Google auf Traceability wenn du da mehr von wissen wollst

von Alex (Gast)


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Und wenn zum Beispiel ein Operations Verstärkung (Faktor 2) zwischen 
Spannungsteiler und ADC eingebaut wird. Dann
Gesamttoleranz=(0,2%(die Toleranzen der Widerstände))*2 + Präzision der 
ADC +Auflösung der
ADC

Oder?

von Pandur S. (jetztnicht)


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> .. ich möchte für eine Arbeit ein wenig Fehlerberechnung

Fehlerfortpflanzung war auch mal ein Studiensubjekt ?
Mit partiellen Ableitungen mal den geschaetzten resp spezifizierten 
Fehler, usw.

Falls das, resp das gurgeln danach nicht drinliegt, ist die Arbeit 
nichts wert. Flupp - in die Tonne. nochmals.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Alex schrieb:
> 0,2%(die Toleranzen der Widerstände)

Beachte dabei, dass ein Widerstand, der mit x% Toleranz verkauft wird, 
tatsächlich eine viel höhere Toleranz aufweist.
Die Verkaufsangabe ist die Auslieferungstoleranz! Hinzu kommen 
Änderungen, die durch die Verarbeitung, ESD, Alterung und Temperaturgang 
verursacht werden. So kann z.B. ein 0.1%-Widerstand durchaus worst case 
bei Extremtemperaturen eine Ablage von knapp 1% über die spezifizierte 
Gesamtlebensdauer und den gesamten Temperaturbereich haben!

Die Aufsummierung aller Teiltoleranzen ist für die w.c.-Betrachtung 
schon mal nicht falsch und durchaus konserativ. Bei einem 
Spannungsteiler erhältst du z.B. eine geringfügig bessere 
Gesamttoleranz, weil das Teilerverhältnis auch in die Berechnung 
eingeht. Außerdem können sich zufällige Fehler, die z.B. einer 
Normalverteilung gehorchen, auch teilweise aufheben. Wobei das nur 
heißt, dass die w.c.-Ablage eben extrem selten auftritt. Allerdings wird 
dir niemand eine solche Verteilung spezifizieren.

Das Problem ist natürlich nur relevant bei Massenfertigung, bei der z.B. 
Abgleiche viel zu teuer sind. Einzelstücke kann man deshalb auch 
entsprechend trimmen, um zumindest die Grundablage auszugleichen.

von 1337_Gast (Gast)


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Alex schrieb:
> 1337_Gast schrieb:
>> Frage: Werden am AD-Wandler 2V anliegen?
>
> von der Batterie über Spannungsteiler 2V am AD-Wandler (teoretisch).
> Als Referenzspannung fürs ADC benutze ich Exsterne 2,5V

NEIN. Nicht bei 6V und den Widerständen

von HildeK (Gast)


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Außerdem hast du bei dieser Dimensionierung sich noch andere 
Fehlerquellen.
Ich habe zwar nicht nachgeschaut, was der Eingangswiderstand des ATMEL 
ADCs ist, aber die rund 82kΩ Quellwiderstand durch den Spannungsteiler 
machen auf jeden Fall auch einen deutlichen Fehler ...

von Uwe (Gast)


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Ich würde auch einfach mal das Widerstands-rauschen mit ins Spiel 
bringen und aus diesem Grund unter anderem auch den Spannungsteiler 
verkleinern. Außerdem solltest du das auch machen, da der 
Eingangswiderstand vom ADC viel zu "Niederohmig" ist im Gegensatz zu 
deinen Spannungsteiler. Da bricht dir die Spannung zusammen(Thema 
belasteter Spannungsteiler)

https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmerauschen

Außerdem hast du dir deinen Spannungsteiler falsch berechnet! An diesen 
solltest du nur 1.5V heraus bekommen.

110k zu 220k würden mehr erfolg versprechen, wobei die dann immer noch 
zu Hochohmig sind für den ADC

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