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ADC-Messung AVR, Auflösung verdoppeln
Gast
#4844657
Hallo, ich will eine relativ kleine Spannung (ca. 20mV) mit dem ADC eines AVRs messen. Die Auflösung fällt dabei etwas klein aus. Der ADC ist so beschaltet: U(in) o----10k---o---o--->ADC-Portpin | | 10k 100nF | | M M (M = Masse) Könnte man die Auflösung verdoppeln, indem man den 10k-Widerstand gegen Masse rausnimmt (er bildet mit dem oberen 10k-Widerstand ja einen Spannungsteiler, der die Messspannung halbiert)? Ja
Gast
#4844672
Wenn dir 20-30% Ungenauigkeit reichen, kannst du das machen. Ansonsten nimmt man dazu einen OP, um die zu messende Spannung an den Meßbereich des ADC anzupassen, oder man nutzt zumindest die 20-fache Verstärkung, die der ADC im Differentialmode schon hardwaremässig anbietet.
Gast
#4844681
Haben die nicht eine minimale Referenzspannung von 1,2V? Selbst damit kannst du deine 20mV also maximal mit 17 Digits auflösen. Von der Genauigkeit / Grundrauschen mal ganz abgesehen. Ist dir das bewusst?
Gast
#4844751
Frank schrieb: > Haben die nicht eine minimale Referenzspannung von 1,2V? > Selbst damit kannst du deine 20mV also maximal mit 17 Digits auflösen. > Von der Genauigkeit / Grundrauschen mal ganz abgesehen. > Ist dir das bewusst? 17 Digits? Du meinst den int "17" nehme ich an. Der passt in 4 Bit. Meine Lösung: Einfach 64-fach oversamplen für 10 Bit :P Nee im Ernst, das muss verstärkt werden. Und ich würde nicht nur verdoppeln sondern direkt so um den Faktor 5-10 hoch.
Gast
#4844804
Vielen Dank für die vielen Antworten! Simpel schrieb: > Wenn dir 20-30% Ungenauigkeit reichen, kannst du das machen. Wie kommt es dabei, also ohne den 10k nach Masse, zu dieser Abweichung? Über die anderen Sachen denke ich noch mal nach. Obwohl ein OPV die Empfindlichkeit erhöhen kann, gibt es in speziellen Fällen noch eine Möglichkeit um die effektive Auflösung eines ADCs mittels Dithering und deren Mehrfachmessung manchmal um 1-2 bits erhöhen. Hier einige Referenzen zu dieser Möglichkeit: http://www.e2v.com/shared/content/resources/File/documents/broadband-data-converters/doc0869B.pdf http://www.atmel.com/images/doc8003.pdf http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/7e/17/df/9e/5d/04/4b/72/DM00119042.pdf/files/DM00119042.pdf/jcr:content/translations/en.DM00119042.pdf Das läßt sich auf praktische alle uC übertragen.
Gast
#4844940
Wenn du nix weiter machst, als die 10 kOhm gegen Masse zu entfernen, hast du 20 mV statt 10 mV am ADC-Eingang. Nimmst du die interne 1,1 V Ref-Spannung (leider nur 1,0...1,2 V), hast du eine Auflösung von 20..17 Steps für 20 mV. Du siehst also Änderungen von <= 1,2 mV. Reicht das? Eventuell - wenn es die Zeit erlaubt - machst du 16 Messungen und addierst die Ergebnisse. Anschließend teilst du die Summe durch 8. Vielleicht siehst du dann schon Änderungen von <= 0,6 mV. Also Änderungen um 3%.
Gast
#4844978
Danke für die guten Ideen! So werde ich es versuchen.
Gast
#4845002
> machst du 16 > Messungen und addierst die Ergebnisse. > Anschließend teilst du die Summe durch 8. Bei 'ordentlichen' ADs, einem vernuenftigem Aufbau und natuerlich auch einer stabilen Quelle springt das Ergebnis dann in 2er Incrementen... Gewonnen ist damit nichts.
Gast
#4845005
Avi schrieb: > ich will eine relativ kleine Spannung (ca. 20mV) mit dem ADC eines AVRs > messen. > Die Auflösung fällt dabei etwas klein aus. Beim AT328 die interne Referenz von 1,1V genutzt, ergibt das eine Auflösung um 1mV - eher schlecht. Das schreit nach einem Meßverstärker. Guckst Du http://www.martin-kumm.de/wiki/doku.php?id=Projects:SMD_Loetstation und da http://www.martin-kumm.de//smd_solder_station/rt_solder_station_v1_4_schematic.pdf, der bringt um 7mV Nutzsignal auf 5V für der A/D. Durch verändern von R2 kann man den gut anpassen und der OP ist sehr stabil.
Gast
#4845025
@ --- (Gast) THEORETISCH hast du recht. Habe es aber nach einer AVR-AppNote selbst probiert - und wenn alles nicht so SUPERSAUBER ist (das gehört zum Prinzip!), ist das 1 Bit mehr schon recht gut brauchbar. Logisch: Es geht um das Feststellen von Änderungen, nicht um PTB-zertifizierte Präzision! Bei den weiteren empfohlenen Steigerungen bin ich aber auch schnell an die von dir genannte Grenze gestoßen. Wenn der TO mit 3% Auflösung leben kann, ist doch alles OK. Die Steigerung auf <= 1% Auflösung mit R2R-OpAmp wäre schon mindestens doppelter Aufwand (Preis, Platzverbrauch,...) Sind die 20 mV der Spannungsabfall über einen Shunt, also eigentlich eine Strommessung? Dann könntest Du auch eine Instrumentenverstärker einsetzten, z.B. INA126 nur um ein Beispiel zu nennen. Der hat allerdings einen relativ hohen Offset. Wenn es sich nicht um eine Strommessung handelt, woher kommt dann die recht kleine Spannung von 20mV? OPV mit entsprechender Verstärkung wurde schon genannt und ist wohl der naheliegendeste Lösungsansatz für Dein Problem. Den 10K Widerstand der gegen Masse liegt weglassen hilft Dir nicht weiter. Abgesehen davon könnte dann der andere 10K auch weg und das Signal direkt an den ADC gelegt werden. Wie genau willst Du messen? Hierüber hast Du keine Angabe gemacht. Bei nur 1% geforderter Genauigkeit müsstest Du auf 0,2mV (200uV) genau messen. Mit welcher Referenzspannung arbeitet Dein AVR? Antwort schreiben |
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