Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC-Referenz Problem bei niedrigen Temperaturen


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von GFunk (Gast)


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Liebes Forum,
ich habe hier schon oft gute Tipps bekommen, vielleicht finde ich auch 
Hilfe bei folgendem, äußerst merkwürdigem Problem:
Ich verwende einen Mikrocontroller MB9BF524L von Fujitsu bzw. jetzt 
Cypress. Dieser hat 2 ADC-Kanäle. Die Versorgung AVcc ist 5V. Am 
Referenzeingang AVRH ist eine externe Spannungsreferenz vom Typ MAX6004 
angeschlossen. Diese liefert idealerweise meine Referenzspannung von 
4,096V. Kann ich auch so mit dem Multimeter nachmessen. Passt soweit.
Aber nur bei Raumtemperatur. Bei Minusgraden (Kältespray) bricht die 
Referenzspannung auf unglaubliche 3,2V ein! Direkt am Pin messbar. Und 
jetzt kommt's: nur wenn ich in der Software den zweiten ADC-Kanal 
initialisiere! Läuft hingegen nur ein ADC-Kanal, dann ist die 
Referenzspannung absolut stabil, wie sie es sein sollte. Mir ist 
überhaupt nicht klar, wie das physikalisch denn möglich sein kann?
Jegliche Ideen wie ich dem Problem auf den Grund komme sind willkommen!

von Peter II (Gast)


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GFunk schrieb:
> Jegliche Ideen wie ich dem Problem auf den Grund komme sind willkommen!

Die Referenz wird zu stark belastet. miss doch einfach mal den Strom.

von Olaf (Gast)


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1. Externe Stromaufnahme!

2. Kaeltespray ausserhalb Datenblatt spezifikation.

Olaf

von GFunk (Gast)


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Echt? Belastet das die Referenz wenn ich den zweiten Kanal aktiviere? 
Sollte das nicht hochohmig sein? Ist ja nur eine Referenz.
Und warum dann nur bei Kälte?
Gut, ich messe mal nach ...

von Dietrich L. (dietrichl)


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GFunk schrieb:
> Echt? Belastet das die Referenz wenn ich den zweiten Kanal aktiviere?
> Sollte das nicht hochohmig sein? Ist ja nur eine Referenz.
> Und warum dann nur bei Kälte?

Spekulation: bei Kälte arbeitet der µC außerhalb der Spezifikation und 
das Programm, das den 2. Kanal initialisiert, arbeitet nicht mehr 
richtig.

von Ingo L. (corrtexx)


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bildet sich eine Eisschicht? Evtl. werden hier die Kriechströme so groß, 
das die Referenz kaum noch Reserven hat.

von Hmm (Gast)


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Mögliches Problem:
Nicht die Referenz ist das Problem, sondern der ADC zieht zu viel Strom.

Die Referenz kann typisch schon nur 4mA Kurzschlussstrom liefern, was 
nicht soviel ist. Musst du mal Querchecken mit der Stromaufnahme des µC.

von GFunk (Gast)


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Vielen Dank schonmal! Ihr habt vermutlich mal wieder recht. Ich habe 
jetzt eine zweite Rerefenz vom selben Typ Max6004 parallel gelötet, also 
einfach übereinander. Weiß nicht ob das so zulässig ist, aber es 
funktioniert jedenfalls jetzt auch bei Kälte. Theoretisch kann meine 
Referenz ja nun den doppelten Strom liefern. War mir nur bisher nicht 
klar, dass der ADC-Referenzeingang wirklich so viel Strom braucht. Aber 
es scheint so zu sein.

Kann mir vielleicht jemand eine pinkomatible Referenz empfehlen, die 
mehr Strom liefert? Weil zwei parallel ist ja wohl keine so gute Lösung.

von Achim S. (Gast)


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GFunk schrieb:
> War mir nur bisher nicht
> klar, dass der ADC-Referenzeingang wirklich so viel Strom braucht. Aber
> es scheint so zu sein.

siehe Anhang (aus http://www.cypress.com/file/234341/download)

von Hmm (Gast)


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Achim S. schrieb:
> GFunk schrieb:
>> War mir nur bisher nicht
>> klar, dass der ADC-Referenzeingang wirklich so viel Strom braucht. Aber
>> es scheint so zu sein.
>
> siehe Anhang (aus http://www.cypress.com/file/234341/download)

Passt! Also verhält sich die Referenz 100% Spezifikationsgemäss!

Der µC sauft fast 4mA, die Referenz geht dabei satt ein. Natürlich nur 
bei niedrigen Temperaturen, aber das kennt man ja.

Den Fall hier sollten sich die "passt schon" "Absolute maximum Value" 
Pfuschdeppen hier im Forum zur Strafe 10000x lesen :-)

von Peter II (Gast)


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Hmm schrieb:
> Passt! Also verhält sich die Referenz 100% Spezifikationsgemäss!
>
> Der µC sauft fast 4mA,

wo liest du das raus?

Seht dort nicht was von max 2mA?

von GFunk (Gast)


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2mA pro ADC-Kanal? Dann wären es 4mA wenn ich beide aktiviere. So bin 
ich ja auf das Problem gestoßen... Ja, schon gut, Asche über mich.
Gibt es denn eine Referenz die mehr kann? Bin schon am suchen, finde 
aber nichts pinkompatibles. Wie macht ihr das? Beide Kanäle zu nutzen 
ist ja wohl üblich, oder?

von Peter II (Gast)


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GFunk schrieb:
> 2mA pro ADC-Kanal? Dann wären es 4mA wenn ich beide aktiviere.

Wenn nur ein Referenzeingang vorhanden ist, dann sind es maximal 2mA 
oder sind 2 Referenzeingänge vorhanden?

von Ingo L. (corrtexx)


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Peter II schrieb:
> Wenn nur ein Referenzeingang vorhanden ist, dann sind es maximal 2mA
> oder sind 2 Referenzeingänge vorhanden?
Ich verstehe den Zusammenhang zwischen ADCREF und der Anzahl der 
ADC-Kanäle auch nicht wirklich. Meist haben die einen REF Eingang und n 
Kanäle die über einen MUX umgeschaltet werden. Der Eingangsstrom der 
Referenz hängt doch damit überhaupt nicht zusammen?!

von GFunk (Gast)


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Ich habe nur einen Referenzeingang. Aber zwei ADC Units. Und es steht in 
dem Datenblatt-Ausschnitt (s.o.) unter Conditions was von wegen "at 
1unit operation". Ist für mich jetzt auch nicht so ganz eindeutig, ob 
der dann wenn beide units aktiv sind, auch das doppelte braucht? Aber 
das ist eben das was ich beobachten konnte. Wundert mich wie gesagt eh, 
dass der Strom so hoch ist

von Ingo L. (corrtexx)


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GFunk schrieb:
> Aber zwei ADC Units
Du hast zwei ADCs (nämlich 10 und 12 Bit). Kann durchaus sein, dass die 
Referenz stärker belastet wird, wenn du beide aktiv hast. Darüber 
schweigt sich das DB aber aus.

von Hmm (Gast)


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Peter II schrieb:
> Hmm schrieb:
>> Passt! Also verhält sich die Referenz 100% Spezifikationsgemäss!
>>
>> Der µC sauft fast 4mA,
>
> wo liest du das raus?
>
> Seht dort nicht was von max 2mA?

Pro Unit. Zugegeben, es war eine Annahme, dass das erwähnte Zuschalten 
des zweiten Kanals eine weitere Unit zuschaltet.

Sei es wie es sei: Die Referenz ist für die Anwendung völlig 
unzureichend. Schon auf S1 im Datenblatt wird dick angepriesen, sie 
könne 400µA treiben. Mehr zu ziehen ist ...nicht weise.


Das Beispiel zeigt aus meiner Sicht wunderschön folgendes:
- Datenblätter genau lesen ist eine absolute Notwendigkeit.
- Man kann nicht "mal mehr ziehen" "weil das schon so passt" "und in den 
Maximum Ratings erlaubt ist".
- Ein Test bei Raumtemperatur sagt wenig aus.

Um eines klarzustellen:
Solche Fehler macht jeder, das bezieht sich nicht auf den TE, und ist 
keine Kritik an ihm! Es zeigt nur die genannten Punkte so schön.

von Achim S. (Gast)


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GFunk schrieb:
> in schon am suchen, finde
> aber nichts pinkompatibles

folgende könnten passen: MAX6064, Ref2940, MAX6104 (und vielleicht noch 
ein paar weitere aus folgender Aufstellung: 
https://www.digikey.de/products/de/integrated-circuits-ics/pmic-voltage-reference/693?k=4%2C096&k=&pkeyword=4%2C096&pv1291=88&FV=3d40010%2C3d4001d%2C1f140000%2Cffe002b5%2Cmu100mA%7C2114%2Cmu10mA%7C2114%2Cmu15mA%7C2114%2Cmu20mA%7C2114%2Cmu25mA%7C2114%2Cmu30mA%7C2114%2Cmu4mA%7C2114%2Cmu5mA%7C2114%2Cmu7mA%7C2114%2Cmu8mA%7C2114&mnonly=0&ColumnSort=0&page=1&quantity=0&ptm=0&fid=0&pageSize=25 
)

GFunk schrieb:
> Wie macht ihr das? Beide Kanäle zu nutzen
> ist ja wohl üblich, oder?

Kommt drauf an. Manchmal hab ich sogar Schaltungen, die gar keinen ADC 
nutzen. Aber wenn ich beide brauche, dann nutze ich auch beide.

von GFunk (Gast)


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Vielen Dank Achim, die von dir vorgeschlagenen Typen würden passen, und 
da lässt sich sicher auch einer davon beschaffen :-)

Und nur nochmal zum Verständnis, weil das noch nicht ganz klar ist. 
ADC-Unit steht bei mir synonym für ADC-Kanal. Ich habe zwei davon, kann 
also immer zwei Analogsignale gleichzeitig messen. Dass damit die 
Stromaufnahme entsprechend höher ist, leuchtet ein, weil es wirklich 
zwei getrennte Einheiten in dem µC-Gehäuse sind, die sich nun Referenz 
und Versorgung teilen. So stelle ich mir das zumindest vor.  Nun könnte 
ich alle Analogeingänge (in meinem Fall 21 Stück) auf einen Kanal legen, 
und den anderen Kanal deaktivieren. Dann müsste die Referenz weniger 
Strom liefern. Oder ich nutze beide Kanäle, brauche dann aber eine 
andere Referenz.

von Ingo L. (corrtexx)


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Analogeingänge ==> Kanäle (Channels)
Channels ==> ADCs, ADC-Einheiten, ADC Units

Links deine Bezeichnungen, rechts die richtigen (und üblichen) 
Bezeichnungen

: Bearbeitet durch User
von GFunk (Gast)


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Ingo L. schrieb:
> Analogeingänge ==> Kanäle (Channels)
> Channels ==> ADCs, ADC-Einheiten, ADC Units

Also habe ich 21 Kanäle, d.h. auch entsprechend viele Pins am µC mit 
denen ich entsprechend viele analoge Spannungen messen kann. Die Pins 
sind nummeriert mit ANxx und können SW-seitig den beiden ADCs zugeordnet 
werden. Entweder alle auf ADC1, oder auf ADC2 oder halb/halb?

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