Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 500 mV Referenzspannung erzeugen


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von meckerziege (Gast)


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Hi,
ich bräuchte 500 mV Referenzspannung für den ADC eines Atmegas. Kann ich 
die aus einer LM336 für 2,5V + Spannungsteiler danach erzeugen? Eher 
nicht, oder? Die Zenerdiode ist ja gerade dazu da, die Zenerspannung 
trotz schwankender Widerstandswerte/Spannungen zu halten.

Was wären andere Möglichkeiten? Genauigkeit reichen mir +/- 2 mV völlig.

von M. K. (sylaina)


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meckerziege schrieb:
> Genauigkeit reichen mir +/- 2 mV völlig.

Wenn dir das genügt dann kannst du dir die Referenz auch mit einem LM317 
und entsprechend dimensionierten Spannungsteiler erzeugen. Das ist ja 
mal keine Anforderung an eine Referenz.
Da müsste gar die interne Referenz des Atmegas gehen wenn man sie zuvor 
vermisst.

: Bearbeitet durch User
von meckerziege (Gast)


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Aber ginge das auch mit dem LM336? Den habe ich da, den LM317 nicht.

Die interne Referenz des Atmega hat 2,5V, das sind 2V zuviel.

von Michael B. (laberkopp)


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meckerziege schrieb:
> Genauigkeit reichen mir +/- 2 mV völlig.

0.4%. Ohne Kalibrierung oder mit ?

meckerziege schrieb:

> Kann ich
> die aus einer LM336 für 2,5V + Spannungsteiler danach erzeugen?

Nein, der LM336 ist ohne Kalibirierung nicht 0.4% genau sondern 1% 
ungenau.
Nehmen wir einen Spannungsteiler auf 0.1% Widerständen, dann bleiben für 
die Referenzspannung so 0.3%. Da müsste man die um 6mV mit der 
Temperatur schwankende LM336 schon auf besser als 0.06% kalibriert 
haben.

Ausserdem bleibt die Frage, was man mit 0.5V beim ADC des ATmega will, 
der kann mit so geringer Referenzspannung nciht mehr genau messen.

von THOR (Gast)


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meckerziege schrieb:

> Die interne Referenz des Atmega hat 2,5V, das sind 2V zuviel.

Und wie wäre es, das Eingangssignal um den Faktor 10 zu verstärken?

von Der Andere (Gast)


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THOR schrieb:
> Und wie wäre es, das Eingangssignal um den Faktor 10 zu verstärken?

Eher Faktor 5.
Oder willst du die 5V Versorgung als referenz nehmen?

Man kann natürlich auch mit 0,1% Widerständen als Spannungsteiler und 
einem OP mit wenig Offset als Spannungsfolger eine vorhandene 
Refernzspannung herunterteilen.

Ob das alles sinnvoll ist ergibt sich erst aus dem konkreten Messfall 
des TOs.

von Joachim B. (jar)


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THOR schrieb:
> Und wie wäre es, das Eingangssignal um den Faktor

Der Andere schrieb:
> 5.

THOR schrieb:
> zu verstärken?

ich würde das Eingangssignal mit einem r2r OP verstärken oder einen

meckerziege schrieb:
> Die interne Referenz des Atmega hat 2,5V, das sind 2V zuviel.

oder einen AVR mit 1,1V Ref wählen

oder
http://de.farnell.com/analog-devices/adr130aujz-reel7/spannungsreferenz-reihe-0-5v-1v/dp/2457360

: Bearbeitet durch User
von THOR (Gast)


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Der Andere schrieb:
> THOR schrieb:
>> Und wie wäre es, das Eingangssignal um den Faktor 10 zu verstärken?
>
> Eher Faktor 5.
> Oder willst du die 5V Versorgung als referenz nehmen?

Bietet sich an, uC braucht eh ne stabile Versorgung, 2mV Ripple lässt 
sich mit Abblockkondensatoren erreichen und 10x Verstärkung kann der ADC 
per Setzen der entsprechenden Bits. Weiterhin kann man Oversamplen für 
beliebig viele Bit Auflösung.
Minimaler Bauteilaufwand, Problem gelöst.

von Der Andere (Gast)


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THOR schrieb:
> uC braucht eh ne stabile Versorgung,

Du willst echt eine Versorgungsspannung eines µC als Referenz für eine 
Messung benutzen?
Da denn viel Spass

von THOR (Gast)


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Der Andere schrieb:
> THOR schrieb:
>> uC braucht eh ne stabile Versorgung,
>
> Du willst echt eine Versorgungsspannung eines µC als Referenz für eine
> Messung benutzen?
> Da denn viel Spass

Schon oft genug gemacht.

von Anna Logiker (Gast)


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Versorgung: Schnell

Referenz Träge!

Da einen Referenz eine Versorgung braucht, immer zweistufig:

- Von Versorgung über L an Stabischaltkreis
- Linearer Spannungsregler arbeitet über kleinen R auf dicken 
Kondensator
- An dem Punkt sind jetzt hochfrequente Störer vom Eingang weg
- Ab hier Linearer Spannungsregler oder Stromregler auf den Lastkreis
- Niederfrequentes kann vom zweiten Regeler gemanaged werden

von meckerziege (Gast)


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Ok, 2 mV sind anscheinend zu sportlich. Mir geht es darum, einen 
Widerstand zwischen 0 und 12 Ohm mit 2k in Reihe zu messen. Versorgung 
mit 12V.

Verstärkung des Signals mittels OPV würde ich gern vermeiden.

von meckerziege (Gast)


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Mir reicht völlig, wenn ich auf 1 Ohm genau weiß, wieviel Ohm ich habe.

von Michael B. (laberkopp)


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meckerziege schrieb:
> Mir geht es darum, einen
> Widerstand zwischen 0 und 12 Ohm mit 2k in Reihe zu messen. Versorgung
> mit 12V.

Warum 12V ? Na, egal, 0.0715V

meckerziege schrieb:
> Mir reicht völlig, wenn ich auf 1 Ohm genau weiß, wieviel Ohm ich habe.

mit 0.006V Auflösung bringt schon der normale ADC an interner 2.5V 
Referenz, denn der löst 0.0025V auf, da braucht man weder eine viel zu 
niedrige Referenzspannung einzusetzen noch eine Verstärkung.

Allerdings reicht das auch nur gerade eben, also knapp, und die 12V 
dürfen nicht unstabil schwankend sein, weil sie ja direkt auf die 
Messgenauigkeit gehen.

Ich würde aus den 12V per Spannungsteiler eine Referenzspannung von 2V 
(unterem Limit für garantierte Funktion) erzeugen, dann schwankt der 
Vergleichswert wenigstes genau so wie der Messwert. Eine Stabilisierung 
ist eher kontraproduktoiv.

Wenn du das alles wenigstens zu Anfang erzählt hättest, aber nein, man 
freut sich so, in seiner eigenen Gedankensackgasse gelandet zu sein....

von Lurchi (Gast)


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Die AVRs haben je nach Ausführung ein unteres Limit für die Ref. 
Spannungs des ADCs von 1,1 oder 2 V.

Für die Widerstandsmessung wäre es besser wenn der Strom auch von der 
Ref Spannung des ADC bestimmt wird. Wenn man nicht verstärken will, 
könnte man einen höheren Strom wählen und den ggf. nur jeweils kurz für 
die Messung anschalten. Dann kommt man auch mit ca. 2 V als Ref. 
Spannung, und damit etwa 1 mV Auflöung aus.  Eine Verstärkung der 
Spannung wäre aber vermutlich einfacher.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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meckerziege schrieb:
> ich bräuchte 500 mV Referenzspannung für den ADC eines Atmegas.

Leider schreibst du den Typ nicht. Es gibt viele Megas, die sowas gar 
nicht erlauben (z.B. der Mega32 hat als min. ARef 2V spezifiziert). Lies 
also nochmal, ob das Datenblatt so eine niedrige ARef überhaupt erlaubt.
Edit: Lurchi beats me to it :-)

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von Boah! (Gast)


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Widerstände misst man optimal ratiometrisch.
Die Auflösung und vielleicht auch Genauigkeit erhält
man von der ADC-Auflösung - oder von stabilen (!!!)
Verstärkern.

Was nützt dir eine 0,5 V Uref bei einer ungenauen Spannung
die über einen ungenauen 2 k Widerstand und dem Messobjekt
liegt?
Der Abgriff liefert was Ungenaues an den (wahrscheinlich
nicht erhältlichen) ADC, der mit 0,5 V Uref arbeitet...

Schnarch...

von M. K. (sylaina)


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meckerziege schrieb:
> Aber ginge das auch mit dem LM336? Den habe ich da, den LM317 nicht.

Geht auch, vermessen musst du ja eh.

meckerziege schrieb:
> Die interne Referenz des Atmega hat 2,5V, das sind 2V zuviel.

Du wolltest eine Genauigkeit von 2 mV. Mit diesem Atmega und der 
internen Referenz sind 2.5 mV Auflösung möglich ohne Kniffe. Dir ist 
bekannt wie man diese Auflösung reduzieren kann?
Du muss dazu eigentlich nur mehrfach messen, also Überabtasten. Dadurch 
sinkt zwar deine Abtastrate, deine Auflösung und ggf. deine Genauigkeit 
steigt dafür aber. Da du "nur" Widerstände vermessen willst kannst du, 
denke ich, problemlos auch mit geringerer Abtastrate arbeiten.
Schau dir dazu auch mal die AppNote AVR121 
http://www.atmel.com/images/doc8003.pdf an

von Axel R. (Gast)


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Ich würde eine Brücke bauen:
linker zweig 2k und 12Ohm und rechter zweig 2k und dein "Muster"
dazwischen dann differentiell messen mit 20xgain (oderso)
Oder nimm doch 200Ohm statt 2K. Wie "dick" sind denn deine 12Ohm?

StromTuner

von Axel S. (a-za-z0-9)


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M. K. schrieb:
> meckerziege schrieb:
>> Die interne Referenz des Atmega hat 2,5V, das sind 2V zuviel.
>
> Du wolltest eine Genauigkeit von 2 mV. Mit diesem Atmega und der
> internen Referenz sind 2.5 mV Auflösung möglich ohne Kniffe.

Thema verfehlt. Der TE wollte offensichtlich seine 500mV Referenz- 
spannung mit maximal 2mV Fehler haben.

Und um mal wieder zur Frage zurück zu kommen (ja, ich weiß das ist 
ungewöhnlich) - ja, man kann 500mV Referenzspannung mit einer Referenz 
für 2.5V und einem nachgeschalteten Spannungsteiler erzeugen. Man muß 
dabei nur beachten, daß ein ADC seine Referenzspannung typischerweise 
mit einer geringen Impedanz sehen will, damit der Eingangswiderstand des 
ADC den Wert der Spannung nicht verfälscht.

Für den ATmega328 gibt Atmel bspw. 32K als typischen Eingangswiderstand 
am AREF-Pin an. Und macht keine weitere Angabe, ob der Wert konstant ist 
oder nicht. Vermutlich kann man aber mit einem abgleichbaren Spannungs- 
teiler in Verbindung mit einem 1µF Abblockkondesator hinkommen. Daß der 
ADC eines ATmega bei 500mV Referenzspannung nicht mehr seine Specs 
erreicht, wurde ja schon gesagt.

von M. K. (sylaina)


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Axel S. schrieb:
> Thema verfehlt. Der TE wollte offensichtlich seine 500mV Referenz-
> spannung mit maximal 2mV Fehler haben.

Eigentlich will der TE einen Widerstand von bis zu 12 Ohm mit einer 
Genauigkeit von x % messen, der in Reihe mit einem 2k Ohm Widerstand 
geschaltet ist. ;)
However, ich denke mittels Oversampling wird er gar mit der internen 
Referenz auskommen und die dürfte für seine Anwendung auch genügen.

von Joachim B. (jar)


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M. K. schrieb:
> Eigentlich will der TE einen Widerstand von bis zu 12 Ohm mit einer
> Genauigkeit von x % messen, der in Reihe mit einem 2k Ohm Widerstand
> geschaltet ist. ;)

und eigentlich reicht ein genauer Spannungsteiler, die absolute Höhe und 
Genauigkeit der Referenzspannung ist egal weil es nur um ein 
Teilerverhältnis zum 2k geht!

Er könnte Aref genausogut auf VCC legen, das Teilerverhältnis zum 2k ist 
von der Höhe der VCC oder Ref Spannung unabhängig.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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M. K. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Thema verfehlt. Der TE wollte offensichtlich seine 500mV Referenz-
>> spannung mit maximal 2mV Fehler haben.
>
> Eigentlich will der TE einen Widerstand von bis zu 12 Ohm mit einer
> Genauigkeit von x % messen, der in Reihe mit einem 2k Ohm Widerstand
> geschaltet ist. ;)

Hmm. Den Post habe ich wohl übersehen. Dann sind seine 500mV Referenz ja 
sowieso Blödsinn. Widerstände mißt man selbstverständlich ratiometrisch 
und dann spielt der genaue Wert der Referenzspannung keine Rolle (man 
nimmt einfach die Versorgungsspannung).

Allerdings

meckerziege schrieb:
> Mir reicht völlig, wenn ich auf 1 Ohm genau weiß, wieviel Ohm ich habe.

Das ist mit einem 10-Bit ADC vollkommen illusorisch. Egal wie oft man 
oversampled. 12K auf 1R aufgelöst sind schon 16 Bit. Von Genauigkeit mal 
ganz abgesehen.

von meckerziege (Gast)


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Hm, das geht nicht, weil die 12V nicht den uC versorgen.

Ich habe mir ein kleines Verstärkermodul mit einem MCP602 als NiV mit 
100x gebaut und auf die Platine geklebt.

Funktioniert zufriedenstellend.

von Lurchi (Gast)


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Mit 12 V und 2 K hat man rund 6 mV je Ohm. Das kann der 10 Bit ADC im 
AVR mit einer 2 V ref Spannung noch gut auflösen. Die Ref. Spannung 
sollte man dann per Teiler aus den 12 V ableiten.

von M. K. (sylaina)


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meckerziege schrieb:
> Hm, das geht nicht, weil die 12V nicht den uC versorgen.
>
> Ich habe mir ein kleines Verstärkermodul mit einem MCP602 als NiV mit
> 100x gebaut und auf die Platine geklebt.
>
> Funktioniert zufriedenstellend.

Wie gesagt, schau dir mal das Thema Oversampling an, dann genügt dir für 
deinen Fall gewiss auch die interne Referenz des AVRs.

von Joachim B. (jar)


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M. K. schrieb:
> dann genügt dir für
> deinen Fall gewiss auch die interne Referenz des AVRs.

wozu?

Umess an 12V und nicht die Spannung schauen sondern das Teilerverhältnis 
zum genau gemessenen Rv von 2k

meckerziege schrieb:
> Mir geht es darum, einen
> Widerstand zwischen 0 und 12 Ohm mit 2k in Reihe zu messen. Versorgung
> mit 12V.

meckerziege schrieb:
> Mir reicht völlig, wenn ich auf 1 Ohm genau weiß, wieviel Ohm ich habe.

das kommt davon wenn wieder mal Salami Taktik angesagt ist, sowas gehört 
in den ersten Beitrag.

12V an 2k zu maximal 12 Ohm ergibt 71mV
12V an 2k zu maximal 1 Ohm ergibt 6mV

interne Referenz 2,5V (wird eingemessen) ADC 10-bit = 1024 ist also für 
2,5mV gut

dann bildet sie den Mittelwert aus 32-128 Messungen (Oversampling)

und hat das Ergebnis, warum so kompliziert?

1 Ohm Genauigkeit (entsprechend 6mV) reicht doch, wir dürften hier sogar 
besser werden.

Um ohne Rmess 12V vom ADC fernzuhalten würde ich eine SI Diode in 
Durchlassrichtung anlegen, ohne Rmess gibts dann nur 0,7-1V

mit Rmess maximal 12 Ohm nur 71mV

: Bearbeitet durch User
von meckerziege (Gast)


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meckerziege schrieb:
> Hm, das geht nicht, weil die 12V nicht den uC versorgen.
>
> Ich habe mir ein kleines Verstärkermodul mit einem MCP602 als NiV mit
> 100x gebaut und auf die Platine geklebt.
>
> Funktioniert zufriedenstellend.

Ähm. Ich sag ja nur.

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