Hallo, ich habe einen 12 Bit ADC (MAX11614) der eine Referenzspannung von 4.096V hat. Dieser soll über einen Shunt einen Strom von 0 - 20 mA messen. Also habe ich nun einen OPV mit geringen Offset heraus geesucht, der mir die geringe Shunt Spannung erhöht. Der Shunt wird vorraussichtlich bei 50 Ohm liegen, damit die Messung nicht so stark beeinflusst wird. Dh am OPV stehen ca 0,244 mV - 1V an. Nicht gerade viel aber zur not könnte man den Shunt erhöhen. Nun möchte ich keine Spindeltrimmer verwenden sondern lieber in Software abgleichen. 1. Wiso hat der ADC so eine Referenzspannung? Wiso genau so ein krummer Wert? 2. Wie kann ich in Software abgleichen? Zwei Punkte und geradengleichung? 3. Wenn meine Eingangsspannung nicht den vollen Spannungsbereich von 0 - Vref ausnutzt gehen mir doch immer Bits verloren oder nicht?
AndyII schrieb: > Also habe ich nun einen OPV mit geringen Offset heraus geesucht, der mir > die geringe Shunt Spannung erhöht. Der Shunt wird vorraussichtlich bei > 50 Ohm liegen, damit die Messung nicht so stark beeinflusst wird. Dh am > OPV stehen ca 0,244 mV - 1V an. Nicht gerade viel aber zur not könnte > man den Shunt erhöhen. Nun möchte ich keine Spindeltrimmer verwenden > sondern lieber in Software abgleichen. Das ist ein ziemlich großer Shunt. > 1. Wiso hat der ADC so eine Referenzspannung? Wiso genau so ein krummer > Wert? Weil 12 bit 4096 mögliche Werte sind, und damit 1 LSB = 1 mV. > 2. Wie kann ich in Software abgleichen? Zwei Punkte und > geradengleichung? Ein Punkt reicht eigentlich, wenn der Output bei null null ist, sonst 2, ja. > 3. Wenn meine Eingangsspannung nicht den vollen Spannungsbereich von 0 - > Vref ausnutzt gehen mir doch immer Bits verloren oder nicht? Ja.
AndyII schrieb: > 1. Wiso hat der ADC so eine Referenzspannung? Wiso genau so ein krummer > Wert? Bei der Zahl 4096 klingelt nichts? AndyII schrieb: > 2. Wie kann ich in Software abgleichen? Zwei Punkte und > geradengleichung? y = mx + b ist vermutlich die häufigste Kompensationsmethode und in der Regel völlig ausreichend. Aber wenn die Kennlinie auch noch verbogen ist, muss vielleicht was quadratisches oder ne LUT her. Wer weiss. AndyII schrieb: > 3. Wenn meine Eingangsspannung nicht den vollen Spannungsbereich von 0 - > Vref ausnutzt gehen mir doch immer Bits verloren oder nicht? Du hast immer noch alle Bits, aber jedes Bit steht für eine größere Zahl mV. Dir geht also Auflösung und damit Genauigkeit verloren. Du kannst jetzt entweder den Shunt vervierfachen oder nen OPV als Verstärker davorschalten. Bei letzterem musst du den Offset am OPV kompensieren und kannst dann nen ADC mit höherem Offset verwenden.
1.) weil die Referenzspannung durch die 12bit besser geteilt werden kann. Vref ---- * ADC-Wert 4096 Mach die Referenzspannung kleiner dann brauchst auch kein OPV.
Hab überlesen dass du schon nen OPV hast. Dann mach den Shunt kleiner und die Verstärkung vom OPV größer!
Vielen Dank für eure Antwort. Oh ja tatsächlich da hätte wirklich was klingeln können. Peinlich :D Hab mich eben nur gewundert, weil ich ja eben iwie diese 4,09V erreichen muss, damit ich die vollen 12 Bits nutzen kann. bzw. werd ich warscheinlich irgendwo bei 4V landen was immer noch 91mV zu wenig wäre für die volle Auflösung. Gibt es da vielleicht eine abhilfe mit einer Externen Referenz? Wollte sowiso eine einsetzten.
AndyII schrieb: > werd ich warscheinlich irgendwo bei 4V landen was immer noch 91mV > zu wenig wäre für die volle Auflösung. Gibt es da vielleicht eine > abhilfe mit einer Externen Referenz? Kannst du machen. Aber der Auflösungsgewinn ist bescheiden: grade mal 0,03 Bit, denn 2^0,03 = 4,091/4 bzw. anders formuliert: 1mV * 2^11,968 = 4V Wenn du also den 4,096V Mesbereich nur bis 4,00V ausnutzt, nutzt du rechnerisch 11,968Bit von 12 möglichen. Wenn es keine anderen Gründe für eine externe Referenz gäbe: der Auflösungsgewinn allein würde sicher nicht den Extraaufwand für eine externe Referenz rechtfertigen.
Die Referenz kleiner zu wählen verringert nicht die Auflösung, nur den Messbereich. Jeder Code repräsentiert weniger Spannungsänderung, die Auflösung wird damit sogar feiner und die Dynamik bleibt -- wenn man rein die Digitalisierung betrachtet -- gleich.
Sven B. schrieb: > Die Referenz kleiner zu wählen verringert nicht die Auflösung, nur den > Messbereich. Da stimme mit dir überein. > Jeder Code repräsentiert weniger Spannungsänderung, die > Auflösung wird damit sogar feiner und die Dynamik bleibt -- wenn man > rein die Digitalisierung betrachtet -- gleich. Weniger Spannungsänderung pro Bit: Ja, sehe ich auch so. Die Auflösung bleibt aber immer 12 Bit.
klar: die Auflösung des MAX11614 bleibt natürlich immer 12 Bit. Aber wenn man den Messbereich des ADC nicht ausnutzt, dann verschenkt man einen Teil dieser Auflösung. Ein überzogenes Beispiel: würde der TO bei einem Messbereich von 4V nur Signale zwischen 0V und 1V messen, dann hat natürlich jeder Messwert immer noch 12 Bit, aber die obersten beiden Bits liegen bei jedem einzelnen Messwert auf 0 (werden also nicht ausgenutzt). Ein anderer ADC mit 2 Bit weniger Auflösung und passendem Messbereich könnte genau die selbe Information liefern wie dieser 12Bit ADC mit nicht passendem Messbereich. in dem Sinn verschenkt der TO also 0,03 Bit, wenn er von seinem 4,096V Messbereich nur 4,00V ausnutzt.
Achim S. schrieb: > in dem Sinn verschenkt der TO also 0,03 Bit, wenn er von seinem 4,096V > Messbereich nur 4,00V ausnutzt. Richtig, aber wenn er eine 4V Referenz nimmt ist das nicht so. Das kann sogar besser sein für den gegebenen Messbereich.
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Achim S. schrieb: > bzw. anders formuliert: > > 1mV * 2^11,968 = 4V super vielen Dank für die rechnung! ich hab mir zwar die Stufen ausgerechnet aber nicht im verhältniss zu den 12Bit. Ne die Referenz hätte ich höchstens auf 5V erhöht aber da sich der Aufwand scheinbar nicht lohnt werd ich das wohl lassen. Sollte ich den OPV mit einer Referenz speisen? Geht denn die Betriebsspannung des OPVs in die genauigkeit ein oder nur das rauschen des OPVs? Wie sieht es mit einem Schaltregler für die Schaltung (inklusive des ADCs) aus? geht das gut? Könnte ich den OPV mit einer negativen Spannung aus einer Ladungspumpe speisen oder geht der Rippel der negativen Spannung zu sehr in die Ausgangsspannung des OPVs ein?
AndyII schrieb: > Ne die Referenz hätte ich höchstens auf 5V erhöht aber da sich der > Aufwand scheinbar nicht lohnt werd ich das wohl lassen. Oh ihr ward schon schnelle ;) und natürlich den OPV dann von 0 - 5V am ausgang betreiben war gemeint
Sven B. schrieb: > Richtig, aber wenn er eine 4V Referenz nimmt ist das nicht so. Das > kann sogar besser sein für den gegebenen Messbereich. Ja klar wäre eine 4 V Referenz in dieser Hinsicht (ein ganz klein bisschen) besser als die 4,096V Referenz. Deswegen schrieb ich ja: Achim S. schrieb: > Kannst du machen. Aber der Auflösungsgewinn ist bescheiden: grade mal > 0,03 Bit
Wenn man dem Shunt eine (kleine) + Toleranz zubilligt, sollte der Messbereich schon etwas höher als genau 4,000V gehen. Außerdem gibt es Stromschleifen, die mit 20,5 bis 21mA einen Fehler signalisieren.
Die Auflösung ist meist nicht das Problem; sofern das Signal am Eingang des ADC's genügend rauscht (oder Du selber Rauschen hinzufügst), kannst Du per Oversampling/Filterung in der Software praktisch beliebig viele Bits an Auflösung dazugewinnen. Der Nachteil ist nur, dass die Messung länger dauert, da für das Oversampling viele Einzelmessungen benötigt werden. Ändert sich der Stromverlauf Deines Prüflings also nicht zu schnell, könntest Du das anwenden und aus dem 12-Bit ADC und ein wenig Signalverarbeitung quasi locker einen 16-Bit ADC machen.
Schön ist ja, dass ihr euch um 96mV an Auflösung gedanken macht, euch aber die Messgenauigkeit überhaupt nicht interessiert..
wenn das Signal 0-20mA ist, dann ist es doch wohl ein 4-20mA-Sensor. Und bei dem steht doch dran, bis wieviel Volt der arbeitet. Wenn er bis 5V Abfall arbeitet, dann nimm halt 200R und keinen OP. Wenn Du ihn Kalibrieren musst (die Referenz, den R, den Sensor oder wen auch immer, OP fällt ja weg) dann nimm halt einen etwas kleineren Wert, also 10% kleiner wenn Du 10% unkalibrierte Fehler erwartest. Und wenn der Sensor nicht bis 5V Abfall arbeitet, dann beschreibe doch erstmal wo Du überhaupt hinwillst und welche Fehler Du warum kompensieren möchtest. Die Lösungen sind dann von Kelvinanbindung bis rauschfreie OPs recht unterschiedlich.
Achim S. schrieb: > Sven B. schrieb: >> Richtig, aber wenn er eine 4V Referenz nimmt ist das nicht so. Das >> kann sogar besser sein für den gegebenen Messbereich. > > Ja klar wäre eine 4 V Referenz in dieser Hinsicht (ein ganz klein > bisschen) besser als die 4,096V Referenz. Deswegen schrieb ich ja: > > Achim S. schrieb: >> Kannst du machen. Aber der Auflösungsgewinn ist bescheiden: grade mal >> 0,03 Bit Ach so, sorry, vergiss es, hab dich falsch rum verstanden. Ich glaube wir sind uns in allem einig. ;)
Ich wollte eine Referenz vorsehen die dann optional bestückt werden kann Dann würde das mit der 4v Referenz Sinn machrn Wie gehe ich da am besten vor? Früher habe ich einen rauscharmen opv und dann die Referenz mit einem Poti über den opv eingestellt Allerdings will ich ja keine Potis verwenden und ich denke für die Auflösung könnte das bißchen ungenau werden oder? Gibt's denn Meinungen zu meinen anderen fragen von oben?
AndyII schrieb: > Ich wollte eine Referenz vorsehen die dann optional bestückt werden kann > Dann würde das mit der 4v Referenz Sinn machrn Das wäre imho nur sinnvoll, wenn es andere gute Gründe für die externe Referenz gäbe. Nur wegen der Messbereichsanpassung wäre das völlig unangemessener Aufwand. Mögliche Gründe für eine externe Referenz könnten sein: - dass der Messbereich grob daneben liegt (aber bei dir passt er mit 4V bei 4,091V Referenz ohnehin schon sehr gut) - dass die interne Referenz zu ungenau ist und du nicht kalibrieren willst (aber du willst ja ohnehin per Software abgleichen) - dass die interne Refernz zu stark driftet oder zu sehr rauscht und du extern etwas besseres bauen willst (aber bist du sicher, dass dein externer Aufbau wirklich besser würde als die interne Referenz des MAX11614?) Was deine übrigen Fragen zu Genauigkeit, Rauschen, Einfluss der Versorgungsspannung, .... angeht: hier mal zwei Links http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-835.pdf http://www.ti.com/lit/an/slaa013/slaa013.pdf
Super! Danke für die beiden Links. Den zweiten habe ich sogar bereits davor gelesen. Mein Problem ist eben, dass ich 24V einspeißen will und daraus 5V erzeugen will. Deshalb wirds schwer mit einem linearen Regler zu arbeiten. Bei der negativen Supply für den OPV würden mir auch 1V - 5V reichen. Dachte da eben sofort an eine Ladungspumpe denke aber dass diese zu schlecht ist.
Nimm einen DC/DC-Wandler, wenn du mehr als ein paar 10 mA brauchst ... sonst tut es auch ein Linearregler.
Sven B. schrieb: > Nimm einen DC/DC-Wandler, wenn du mehr als ein paar 10 mA brauchst ... > sonst tut es auch ein Linearregler. so isset. Und wenn ohnehin eine bipolare Versorgung gebraucht wird: nimm einen DCDC mit zwei Ausgängen (z.B. + und - 5V). Ob dessen Ausgangsspannungen "gut genug" sind lässt sich nicht allgemein sagen. Es gibt große Unterschiede bei den DCDC. Und es hängt von der Empfindlichkeit der versorgten Schaltung ab (wichtigster Parameter dürfte die PSRR des OPV und des ADC bei der Schaltfrequenz des DCDC sein). Wenn du Bedenken hast, dass es nicht gut genug wird, dann baue passive LC-Filter hinter den DCDC-Ausgang.
Du kannst auch mit dem DC/DC von 24 auf 6 V und dann einen Lowdrop-Linearregler dahinterbauen, das gibt mit sehr wenig Aufwand eine sehr gute Spannung.
vielen Dank für eure Antwort ihr habt mir sehr geholfen. Wie sieht denn eine berechnung des LC glieds aus? Gibts da eine Formel in einer App-Note oder nehme ich da einfach eine Grenzfrequenz unterhalb des Schaltreglers?
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