Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Langzeit: Änderung der Charakteristik/ADC im uC


von Joe J. (j_955)


Lesenswert?

Hallo liebe Community,

mich würde interessieren, wie Eure Erfahrungen sind so mit der Änderung 
der Charakterstik eines ADC(Delta/Sigma).

Sind überhaupt geringfügige Änderungen zu erwarten?

Hintergrund:
Möchte sehr genau, mehrkanalig mit einem uC messen(Widerstandsmessung). 
Hierbei soll in der Produktion die Elektronik kalibriert werden(Jeder 
Kanal für sich). Diese Kalibrierung ist nur ab Werk möglich, Verfahren: 
durch anlegen eines hochpräzisen Widerstandes(mehrfach hintereinander, 
verschiedene Messwerte) wird eine eine Korrekturfuntkion für jeden Kanal 
berechnet.

Mit diesem Verfahren bilde ich die Charakteristik des ADC ab, d.h. 
Offset/Verstärkungsfehler und Kompensation der nichtlinearen Fehler bis 
zu einem gewissen Grad. Dies klappt aber nur so lange, solange sich die 
Charakteristik des ADC nicht verändert.

Zusätzlich dazu gibt es noch 2 Widerstände on-Board, die in jedem Zyklus 
mitgemessen werden sollen. Dies dient aber nur der Eliminierung des 
Offset/Verstärkungsfehlers des ADC und der Stromquelle.

Wie sind da so Eure Erfahrungen jetzt auf die Lange Sicht? Ich tendiere 
dazu, zu behaupten, dass das Sillicon ja sich nicht mehr ändert, die HL 
soweit in Form gegossen wurden.Es kan ja nix ausleiert oder so:)

Vielen Dank für Eure Mühen und Grüße!

Jo

: Bearbeitet durch User
von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Joe J. schrieb:
> Sind überhaupt geringfügige Änderungen zu erwarten?

Ja, sind sie. Die Frage ist ob diese geringfügigen Änderungen für dich 
eine Relevanz haben. Das musst du dir eigentlich nur mal Anhand der 
Daten deines ADCs mal durchrechnen und bewerten ob das für deine 
Anwendung OK ist. In 99.99% aller Fälle hat das idR keine Relevanz.

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


Lesenswert?

Vermutlich ist die Langzeitstabilität der Referenzspannung und der 
beiden Testwiderstände auf dem Board das grössere Problem.

von Joe J. (j_955)


Lesenswert?

Vielen Dank für Deine Antwort!Gibt es da ein

Matthias S. schrieb:
> Vermutlich ist die Langzeitstabilität der Referenzspannung und der
> beiden Testwiderstände auf dem Board das grössere Problem.

Vielen Dank für Deine Antwort! Ich versuche das erstere durch den Aufbau 
- Stichwort ratiometrische Messung - zu eliminieren. Die 
Referenzspannung wird dann mit einem Referenzwiderstand erzeugt. 
Testwiderstände sind in der Rechnung mit drin, habe da relativ gute 
gefunden.

von Joe J. (j_955)


Lesenswert?

M. K. schrieb:
> Joe J. schrieb:
>> Sind überhaupt geringfügige Änderungen zu erwarten?
>
> Ja, sind sie. Die Frage ist ob diese geringfügigen Änderungen für dich
> eine Relevanz haben. Das musst du dir eigentlich nur mal Anhand der
> Daten deines ADCs mal durchrechnen und bewerten ob das für deine
> Anwendung OK ist. In 99.99% aller Fälle hat das idR keine Relevanz.

Ich wälze gerade Datenblätter von AD  von entsprechenden DelSig 
Wandlern. Suche gerade nach Stichwörtern. Im Datenblatt vom uC(Cypress 
PSOC 5) habe ich nix gefunden.

von Tany (Gast)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Vermutlich ist die Langzeitstabilität der Referenzspannung und der
> beiden Testwiderstände auf dem Board das grössere Problem.

Testwiderstände ja, Referenzspannung weniger.

Aber ich bin auch in der Meinung

M. K. schrieb:
> In 99.99% aller Fälle hat das idR keine Relevanz.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Ich fürchte fast, dass bei den AD-Wandlern von uCs keine Langzeitdrift 
angegeben ist. Grund hierfür dürfte sein, dass deren Drift bzgl. 
ADC-Auflösung quasi keine Relevanz hat. Wenn ich z.B. sehr genau messen 
will nehme ich idR auch keinen ADC eines uC sondern dann gibts einen 
extra ADC.
Beispiel Atmega328p: dessen 10-Bit-ADC hat eine absolute Genauigkeit von 
± 2 LSB. Heißt also praktisch ist das ein genauer 9 Bit ADC ist. Wenn da 
aber jetzt auch noch ne Langzeitdrift relevant wäre, mein lieber Schwan. 
Bei einem Vref von 5 V reden wir bei diesem ADC immerhin von einer 
lächerlichen Genauigkeit von ±40 mV. Wenn da jetzt auch noch ne 
Langzeitdrift dran schubsen sollte wäre das Teil ja total unbrauchbar.

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Joe J. schrieb:
> mich würde interessieren, wie Eure Erfahrungen sind so mit der Änderung
> der Charakterstik eines ADC(Delta/Sigma).

Dazu müßte man erstmal wissen, um welchen konkreten ADC es geht und 
welche Genauigkeit von diesem gefordert wird.
Es ist ein erheblicher Unterschied, ob ich 8 Bit oder 24 Bit benötige.

von Joe J. (j_955)


Lesenswert?

Peter D. schrieb:
> Joe J. schrieb:
>> mich würde interessieren, wie Eure Erfahrungen sind so mit der Änderung
>> der Charakterstik eines ADC(Delta/Sigma).
>
> Dazu müßte man erstmal wissen, um welchen konkreten ADC es geht und
> welche Genauigkeit von diesem gefordert wird.
> Es ist ein erheblicher Unterschied, ob ich 8 Bit oder 24 Bit benötige.

Sehr genau>20bit!PSoC 5 von Cypress ist der uC

Grüße

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


Lesenswert?

Wenn der ADC sinnvoll mit Min/Max Werten spezifiziert ist, dann gelten 
diese Min/Max Werte über die ganze Betriebszeit.

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Joe J. schrieb:
> Sehr genau>20bit!PSoC 5 von Cypress ist der uC

Für >20Bit würde ich wenigstens einen 24Bit-ADC empfehlen.
Gerade die höherbittigen ADCs lassen sich nicht bis zum Maximum 
ausknautschen. Man lügt sich dann nur selber in die Tasche.

20Bit Widerstandsmessung ist nicht ganz ohne. Da können schon 
Thermospannungen ne Rolle spielen. Und 4-Leitermessung ist Pflicht.

Kannst Du mal den Link zum Datenblatt posten, ich komme mit der Cypress 
Webseite überhaupt nicht zurecht.

von Joe J. (j_955)


Lesenswert?

Jep:

http://www.cypress.com/file/45906/download

Das es schwierig ist, war klar;-)

Die besten ADCs sinds auch nicht. Aber der Chip bringt einen Haufen mit 
für den Preis von ~7€.

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Wir benutzen z.B. den AD7194 für hochgenaue Messungen.

Oft ist eh nicht der ADC-Preis allein entscheidend. Ein Vishay Z-Foil 
Präzisionswiderstand oder eine LTZ1000 Referenz sind auch teuer.
20Bit sind 1ppm, das ist nicht mit Bauteilen aus der Wühlkiste zu 
wuppen.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Peter D. schrieb:
> 20Bit sind 1ppm, das ist nicht mit Bauteilen aus der Wühlkiste zu
> wuppen.

Echt nicht? Aber ein LM317 kann doch sicher Vref dafür zur Verfügung 
stellen...alles schon gesehen...

von Forist (Gast)


Lesenswert?

Joe J. schrieb:
> ... das Sillicon ...

Was für ein Zeugs?

Ich kenne Silikon und Silizium
https://de.wikipedia.org/wiki/Silikone
https://de.wikipedia.org/wiki/Silikone

von 0o.o0 (Gast)


Lesenswert?

>..auf Lange Sicht?
.. ist vieles von der Temperatur abhängig!

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Joe J. schrieb:
> Sind überhaupt geringfügige Änderungen zu erwarten?

Joe J. schrieb:
> Es kan ja nix ausleiert oder so:)

1. Ja (zumindest im ppm-Bereich)

2. Denkst Du.

Die INL-Kurven in den meisten Datenblättern sind Temperaturabhängig.

Luftfeuchtigkeit läßt Kunststoffgehause aufquellen.

Ich habe schon ca 0.5 ppm/% Luftfeuchte an Referenzspannungsquellen 
gemessen.

Das schlimme ist: Du hast Zeitkonstanten von mehreren Tagen bis sich das 
auswirkt. -> Lange Kalibrierzeiten.

Deine Referenzwiderstände (welcher Typ eigentlich) sind möglicherweise 
noch mehr davon betroffen. (Ja auch ein Drahtwiderstand oder ein Vishay 
Z-Foil verändert sich falls es nicht ein ölgefüllter hermetisch dichter 
Widerstand ist).

Wenn das wirklich ein Serienprojekt ist und du solche Spielchen machen 
mußt um die Genauigkeit zu erzielen kannst Du eigentlich nur verlieren.

Gruß Anja

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.