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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsreferenz und ADC


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Autor: Gustl B. (-gb-)
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Hallo,

ich habe einen ADC LTC2325 mit vier Eingängen. Der besitzt eine interne 
Spannungsreferenz und auch vier Ausgänge. Jetzt brauche ich die 
Referenzspannung auch vier mal vor dem ADC um ein unipolares Signal in 
ein differentielles zu wandeln.

Wie macht man das?
a) Man nimmt einen Referenzausgang, puffert den, und verwendet das für 
alle vier Analogteile vor dem ADC.

b) Man verwendet je Analogteil vor dem ADC einen der Referenzausgänge 
vom ADC.

Und dann kann man ja auch eine externe eigene Referenz verwenden, z. B. 
um diese näher an den Bauteilen vor dem ADC zu platzieren. Sollte man 
für ADC und zur Unipolar-bipolar-wandlung die gleiche Referenz 
verwenden? Oder reicht es, wenn die Referenzen den gleichen Wert 
haben/am Ende das Signal im ADC Eingangsbereich liegt?
Ich brauche vor dem ADC V_Ref/2 und würde dafür gleich eine 2,048V 
Referenz verwenden. Der ADC verwendet dann intern selber seine 4,096V 
Referenz. Würde ich die Referenz vom ADC auch vor extern verwenden, 
müsste ich diese erst puffern und halbieren was das Ergebnis nicht 
besser macht.

Autor: Alexxx (Gast)
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Es gibt dafür extra (voll-)differentielle Verstärker-ICs, die haben zwei 
Ausgänge.
Bei AD/LT nennt sich das "Differential Amplifier" oder *"(fully 
differential) ADC Driver"*. Etliche machen ihre Common-Mode-Spannung 
selbst (Ub/2) oder du kannst Ucm vorgeben, dieser Eingang ist 
hochohmig/gepuffert!
z.B.: LTC6401-14
Je nach benötigter Verstärkung / Abschwächung gibt es noch 
"Funnel-Amplifier".
Oder du schaust bei ähnlichen (max. Samplerate), aber neuen ADCs im 
Datenblatt. Da sind immer auch Treiberschaltungen mit neuen ICs dabei.

Bedenke jedoch dass ein ADC-Treiber eine weit über 100-fach höhere GBW 
als deine Samplerate haben sollte. Denn er muss zwischen den Abtastungen 
auf
14Bit setteln! Außerdem braucht es am Ausgang ein Entkoppelungsnetzwerk, 
wie im Datenblatt angegeben...
Eine zusätzliche Referenz würde ich nicht nehmen, overkill und damit es 
beim Power-Up keine Probleme gibt.

Autor: Alexxx (Gast)
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...Nachtrag:
gut ist es auch zu schauen, ob es nicht ein Eval- oder Demoboard für den 
LTC2325 gibt. Da kannst du dir auch für das Layout einiges herausziehen!

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Also ich will ein Signal digitalisieren das von -12V bis +12V geht und 
relativ niederfrequent ist. Also eigentlich interessiert mich nur der DC 
Anteil, der aber oft in der Sekunde und einigermaßen genau.

Ich habe schon mehrere Schaltungen gebaut und die funktionieren auch 
passabel, aber sind etwas kompliziert (einmal mit vielen Relais und 
einmal mit vielen OPVs). Jetzt wollte ich mich daran orientieren:

http://www.analog.com/en/technical-articles/driving-the-ltc2323-16-with-10v-input-signals.html

Nur eben mit dem ADA4896-2 als OPV weil ich den schon verwendet habe und 
der ganz gut funktioniert und ich davon noch ein paar auf Lager habe. 
Die Frage hier sollte für mich klären wie man das V_Ref/2 erzeugt. Ich 
den Ref vom ADC puffern mit einem OPV, dann spannungsteilen und nochmal 
puffern, aber das wird dadurch eben nicht besser. Ich könnte einen extra 
Referenz IC spendieren, aber das ist dann eben nicht die Referenz vom 
ADC, die haben also nicht so viel gemeinsames Rauschen.

Oder würde man für meine Aufgabe gleich einen Differential Amplifier 
verwenden? Was macht man dann mit V_OCM? Da muss ja dann auch irgendwie 
V_REF/2 ran.

Und noch eine getrennte Frage:
Die ADC Platine ist galvanisch getrennt. Das passt auch, aber wie messe 
ich Signale im getrennten Bereich mit dem Oszi? Oszi-Masse an Isolierte 
Masse geht zwar, aber ich sehe da immer ein Signal auf dem Oszi das da 
nicht hin gehört, selbst wenn ich Messspitze und Massefeder an den 
gleichen Massepunkt der isolierten Masse halte. Bräuchte man da so einen 
Differenztastkopf?

Autor: MaWin (Gast)
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Gustl B. schrieb:
> Ich brauche vor dem ADC V_Ref/2 und würde dafür gleich eine 2,048V
> Referenz verwenden. Der ADC verwendet dann intern selber seine 4,096V
> Referenz.

Schlecht, die driften nicht gleich.

Besser interne nutzen (von einem Refausgang reicht) und /2, oder externe 
und *2 an den REF Eingang.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Hier das Schematic vom Demoboard. 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/eval-board-schematic/DC2395ASCH.PDF

Was ich nicht verstehe ist wieso da externe Referenzen 
LTC6655BHMS8-4.096 verwendet werden wenn der ADC doch eine eingebaut 
hat?
Dann wird diese externe Referenz gleich mit zwei 1k Widerständen 
spannungsgeteilt und gepuffert. Das macht ein LT6202 der an +6V und -6V 
Versorgung angeschlossen ist. Wieso verwendet man da zusätzlich die -6V 
wenn man doch nur ein DC Signal von 2,048V puffert? Man hätte doch auch 
GND verwenden können.

OK, ja, die geben die externe Referenz auch an den ADC durch. Aber dann 
kann ich doch gleich die aus dem ADC verwenden?!

Dann haben alle OPVs an den Versorgungsanschlüssen 0.1uF. Ich habe 
bisher 10uF und 0.1uF verbaut, den 10uF in 0805 etwas weiter weg und den 
0.1uF in 0603 und direkt dran. Sollte ich den 10uF in Zukunft weglassen?

Und in der Schaltung hier 
http://www.analog.com/en/technical-articles/driving-the-ltc2323-16-with-10v-input-signals.html 
sind kleine 12pF Kondensatoren parallel zu manchen Widerständen. In der 
Demoschaltung fehlen diese. Für mich als Amateur ist das etwas 
verwirrend. Ich würde das jetzt einfach ausprobieren, diese also im 
Layout vorsehen und testen was besser ist.

Autor: Lurchi (Gast)
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Die externe Referenz ist vermutlich deutlich rauschärmer als die interne 
Referenz und auch stabiler über die Zeit. Der ADC ist schon recht gut um 
erreicht die volle Performance in der Regel nur mit einer guten 
Referenz.
Wieso da eine 4 V referenz benutzt wird und dann durch 2 geteilt wird 
statt gleich einer passenden 2,x V Referenz kann ich auch nicht sagen. 
Solche Demonstrations-boards sind nicht immer ganz logisch aufgebaut und 
erlauben ggf. auch alternativen. Es kann auch einfach sein dass kein 
gute 2 V Referenz verfügbar ist.

Es kommt aber auch auf die Anwendung an - bei er Rationmetrischen 
Auswertung von z.B. eines DMS tut es auch eine ganz ein fache Referenz.

Bei den Abblockkondensatoren müssen nur die kleinen Kondensatoren (z.B. 
100 nF) wirklich dicht an den Chip bzw. die OPs. Die zusätzlichen 10 µF 
können sich ggf. mehrere OPs Teilen und die dürfen dann auch weiter weg, 
sofern die OPs nicht größere Ströme schnell liefern müssen.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Ja, auf meiner nächsten Testplatine sind externe Referenzen. Durch zwei 
muss man die Teilen für die V_OCM. An den ADC gehen die vollen 4.096V.

Wie ist das eigentlich wenn ich eine Lage für Versorgung habe und eine 
für Masse, wenn ich jetzt 10uF und 100nF vor dem Versorgungspin habe, 
soll man dann die 10uF an die Versorgungslage anschließen und von da 
dann mit einer Leiterbahn über die 100nF zum Versorgungspin? Oder auch 
von den 100nF nochmal nach unten zur Versorgungslage? Soll man den GND 
Anschluss vom IC gleich zur GND Lage verbinden oder zuerst zum 100nF und 
von dort zur GND Lage? Hier bin ich immer gleich vom GND Pin zur GND 
Lage gegangen oder hatte auch Top mit GND zumindest teilweise geflutet.

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Moin!

So, gestern kam wieder eine Testplatine die ich nun teilweise bestückt 
habe. Und ... ich bin etwas überrascht. Hier 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/232516fa.pdf 
auf Seite 8 ist das DC Histogramm und da sind so 8 Balken zu sehen. Bei 
einem 16 Bit ADC wären also die letzten 3 Bits verrauscht.

Jetzt habe ich selber auch so ein Histogramm aufgenommen und das ist 
etwas besser. Meistens sind es 5 Balken, manchmal auch 6, aber auch ab 
und zu nur 4.

Mich wundert das etwas weil ich annehme, dass LTC das schon perfekt 
gemacht hat. Ich verwende aber eine externe Referenz, die LTC6655 mit 
4.096V 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/6655ff.pdf 
und ich habe an den Versorgungsbeinchen des ADCs mehr Cs (je ein 100nF + 
10uF) als auf dem Demoboard vom Hersteller.
Die Eingänge AIN+ und AIN- habe ich ca. 5mm vom ADC entfernt (dort kommt 
sowieso noch ein Kondensator hin) mit einer Lotbrücke kurzgeschlossen.

Das gute Ergebnis wundert mich auch, weil ich den Strom auf dem DCDC 
Baustein/Block (das war der Thread 
Beitrag "Isolierte DCDC Wandler" )  bisher kaum gefiltert 
habe. Das Meiste ist noch unbestückt, Direkt an den Ausgängen sitzen je 
ein 47uF Kerko von +5V nach GND und von -5V nach GND und dann geht es 
durch eine 10uH Spule und zwei 600R Ferrite.
Ich bin jedenfalls zufrieden und werde die Tage dann weiter bestücken.

Autor: Staunender (Gast)
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Gustl B. schrieb:
> Jetzt habe ich selber auch so ein Histogramm aufgenommen und das ist
> etwas besser. Meistens sind es 5 Balken, manchmal auch 6, aber auch ab
> und zu nur 4.
>
> Mich wundert das etwas weil ich annehme, dass LTC das schon perfekt
> gemacht hat

Gustl B. schrieb:
> Ich bin jedenfalls zufrieden

So solls sein. Besser als "vom Hersteller verarscht" :D
Herzlichen Glueckwunsch! Das wird ne gute Rig werden!

Solch Beitraege motivieren mich in diesem Forum zu lesen, und (in 
letzter Zeit) als Gast zu schreiben. Spass pur, selbst wenns mal nicht 
so klappt!


Have Fun!

Autor: Gustl B. (-gb-)
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Hm, ich hatte mich geirrt bzw. einen Fehler gemacht. Durch den 
Digitalisolator SI8662 kam etwas Latenz dazu und somit wurde das LSB 
nicht mehr erfasst. Jetzt mit LSB ist das DC Histogramm entsprechend 
doppelt so breit, also etwas schlechter wie im Datenblatt mit 8 bis 12 
Balken wobei es meistens 9 oder 10 Balken sind. Das ist jetzt mit 
Differenzverstärker am Eingang und Kurzschluss vor dem Verstärker. Der 
Spannungsbreich geht insgesamt von -12V bis +12V.

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