Hallo,
ein Atmega328 macht Messungen mit einigen ADC-Ports.
AVcc des Controllers ist mit 100nF direkt nach GND geblockt und über
10uH an die Versorgungsspannung von +5V gelegt.
An AREF ist eine Referenzspannung von 2,048V angeschlossen.
AREF ist schön glatt, aber der Ripple der Versorgungsspannung geht zum
Teil durch die Spule auf AVcc (d.h., die Spannung an AVcc schwankt
zwischen 4,8V und 5,1V).
Frage: kann sich der Ripple an AVcc negativ auf die ADC-Messungen
auswirken, auch wenn UREF selber spiegelglatt ist?
stephan schrieb:> Hallo,>> ein Atmega328 macht Messungen mit einigen ADC-Ports.>> AVcc des Controllers ist mit 100nF direkt nach GND geblockt und über> 10uH an die Versorgungsspannung von +5V gelegt.
OK.
> An AREF ist eine Referenzspannung von 2,048V angeschlossen.>> AREF ist schön glatt, aber der Ripple der Versorgungsspannung geht zum> Teil durch die Spule auf AVcc (d.h., die Spannung an AVcc schwankt> zwischen 4,8V und 5,1V).
Wie hast du das gemessen? Wie sehen die Schwankungen real aus
(Screenshot?, Frequenz?
> Frage: kann sich der Ripple an AVcc negativ auf die ADC-Messungen> auswirken, auch wenn UREF selber spiegelglatt ist?
Ja. Wieviel? Keine Ahnung. Wo kommt soviel Ripple her? Hast du ein
billiges Schaltnetzteil (Wandwarze) als Stromversorgung? Die 10uH +
100nF filtern nur relativ hochfrequente Störungen im MHz-Bereich.
Niederfrequente Störungen und Ripple gehen 1:1 durch.
Danke für die Antworten!
Das ganze ist ein Versuchsaufbau auf einer durchgehenden Massefläche
(Cu-Seite einer Rohplatine). Dort messe ich überall das gleiche
Potential, auch von Ecke zu Ecke.
Falk B. schrieb:> Hast du ein> billiges Schaltnetzteil (Wandwarze) als Stromversorgung?
Eher ein mittelteures NT.
Falk B. schrieb:> Wo kommt soviel Ripple her?
Leichtes Gebrutzel vom NT und eher tieffrequente Störungen durch PWM (es
wird über einen Mosfet eine 2W-LED angesteuert).
Der Hauptstörer an AVcc ist der PWM-Ripple (hoffe, ich verwende die
Bezeichnung Ripple hier richtig).
Falk B. schrieb:> Ja. Wieviel? Keine Ahnung. Wo kommt soviel Ripple her? Hast du ein> billiges Schaltnetzteil (Wandwarze) als Stromversorgung? Die 10uH +> 100nF filtern nur relativ hochfrequente Störungen im MHz-Bereich.> Niederfrequente Störungen und Ripple gehen 1:1 durch.
Das bedeutet also, dass Ripple an AVcc 1:1 in die ADC-Messung eingeht,
auch wenn Uref absolut ripplefrei ist?
(das ist für mich in diesem Beitrag die Hauptfrage)
stephan schrieb:>> Hast du ein>> billiges Schaltnetzteil (Wandwarze) als Stromversorgung?>> Eher ein mittelteures NT.
Welches?
>> Wo kommt soviel Ripple her?>> Leichtes Gebrutzel vom NT und eher tieffrequente Störungen durch PWM (es> wird über einen Mosfet eine 2W-LED angesteuert).
Ohne Screenshot ist das nur Rätselraten. Wie sieht dein Ripple aus, wenn
die LED nicht mit PWM gesteuert wird? Möglicherweise fehlt ein passender
Pufferkondensator für die LED und die PWM. Ein Schaltplan wäre sinnvoll.
Layoutfehler sind auch möglich, gerade bei pepulsten Strömen.
>> Ja. Wieviel? Keine Ahnung. Wo kommt soviel Ripple her? Hast du ein>> billiges Schaltnetzteil (Wandwarze) als Stromversorgung? Die 10uH +>> 100nF filtern nur relativ hochfrequente Störungen im MHz-Bereich.>> Niederfrequente Störungen und Ripple gehen 1:1 durch.>> Das bedeutet also, dass Ripple an AVcc 1:1 in die ADC-Messung eingeht,
NEIN!!! Der geht 1:1 durch den LC-Filter. Wie er dann die ADC-Messung
beeinflußt, weiß ich nicht. Das hängt sicher auch von der Signalform,
Frequenz und Amplitude ab.
Das mit der PWM und der LED ist eher Nebensache, weil der Aufbau später
noch mal geändert wird. Kann auch sein, dass die 5V später aus einer
höheren Spannung generiert werden (mit 7805).
Falk B. schrieb:> NEIN!!! Der geht 1:1 durch den LC-Filter. Wie er dann die ADC-Messung> beeinflußt, weiß ich nicht. Das hängt sicher auch von der Signalform,> Frequenz und Amplitude ab.
Das ist für mich hier die Hauptfrage, wie der Rippel auf AVcc die
Messung beeinflusst, wenn man eine saubere Referenzspannung verwendet.
(von der Antwort hängen unter anderem auch die späteren Änderungen ab)
Wenn der ADC ideal wäre, würde der Ripple an Avcc keine Rolle spielen.
Die Messung ist immer relativ zu Aref.
Nur ist der ADC leider nicht ideal. Wie stark sich das in deinem Fall
auswirkt, musst du wohl experimentiell ermitteln. Ich glaube, das
Datenblatt enthält dazu keine verlässliche Angabe.
stephan schrieb:> Falk B. schrieb:>> NEIN!!! Der geht 1:1 durch den LC-Filter. Wie er dann die ADC-Messung>> beeinflußt, weiß ich nicht. Das hängt sicher auch von der Signalform,>> Frequenz und Amplitude ab.>> Das ist für mich hier die Hauptfrage, wie der Rippel auf AVcc die> Messung beeinflusst, wenn man eine saubere Referenzspannung verwendet.>> (von der Antwort hängen unter anderem auch die späteren Änderungen ab)
Es ist generell keine gute Idee, bei deiner analogen Versorgungsspannung
sparen zu wollen und dort viel "Dreck", sprich Störungen zuzulassen.
Auch wenn die Bauteile bisweilen einen sehr hohes PSSR haben (Power
supply reject Ratio, sprich, Störungen auf der Stromversorgung schlagen
nur stark gedämpft auf die analoge Funktion durch)
Wenn du es genau wissen willst, mußt du messen. Nimm einen
Funktionsgenerator zur Speisung von AVCC, stell dort den DC Anteil ein
(Offset) und überlagere ein Sinussignal mit 100, 200 oder mehr mV. Dann
dreh an der Frequenz und mach ADC-Messungen mit verschiedenen
Eingangsspannungen.
stephan schrieb:> Das mit der PWM und der LED ist eher Nebensache, weil der Aufbau später> noch mal geändert wird. Kann auch sein, dass die 5V später aus einer> höheren Spannung generiert werden (mit 7805).
Es wäre auf jeden Fall sinnvoll, die geschaltete Last und den µC
voneinander zu entkoppeln. Dazu reicht im einfachsten Fall eine
Seriendiode in der Betriebsspannungszuleitung zum µC und dahinter einen
etwas größeren Elko (ca. 100µ, abhängig von Strombedarf des µC und
PWM-Frequenz).
> Das ist für mich hier die Hauptfrage, wie der Rippel auf AVcc die> Messung beeinflusst, wenn man eine saubere Referenzspannung verwendet.
Probiere es aus. Einen Einfluß gibt es auf jeden Fall, denn die analogen
Komponenten (Transfergates, Komparator) im ADC haben alle eine endliche
Betriebsspannungsunterdrückung (PSRR). Wenn du deine Meßwerte nur selten
updaten mußt, würde es helfen, mehrere Messungen zu mitteln. Am besten
über mehrere PWM-Perioden.
Falk B. schrieb:> Wenn du es genau wissen willst, mußt du messen. Nimm einen> Funktionsgenerator zur Speisung von AVCC, stell dort den DC Anteil ein> (Offset) und überlagere ein Sinussignal mit 100, 200 oder mehr mV. Dann> dreh an der Frequenz und mach ADC-Messungen mit verschiedenen> Eingangsspannungen.
Danke! Dann ist das also wohl eine Frage, die man selber mit
Versuchsmessungen klären muss.
Hatte gehofft, dass es eine allgemeingültige Antwort dazu gibt, mist ;)
Falk B. schrieb:> Es ist generell keine gute Idee, bei deiner analogen Versorgungsspannung> sparen zu wollen und dort viel "Dreck", sprich Störungen zuzulassen.
Als Freund von Vorkriegstechnik und Hosenscheisser habe ich mir gerade
erlaubt, meinem AT328 (A*-Nano) einen Trafo samt 7805 zu spendieren! Der
Aufbau misst mehrere Spannungen, die ich gerne stabil haben will.
Die Last kommt von einem Schaltnetzteil, dem ich aber nicht trauen mag,
für ein Einzelstück sch*** auf die zwei Euro Mehrkosten.
Manfred schrieb:> Als Freund von Vorkriegstechnik und Hosenscheisser habe ich mir gerade> erlaubt, meinem AT328 (A*-Nano) einen Trafo samt 7805 zu spendieren!
Ich verstehe nicht, was du damit aussagen willst.
Erstmal sind die Arduino Nano Module nicht mit einem LM7805
ausgestattet, sondern mit einem LM1117. Aber das macht keinen großen
Unterschied.
Diese Spannungsregler sind relativ Träge:
- Bei 20Hz reduzieren sie den Ripple um 60dB
- Bei 100kHz reduzieren sie den Ripple um 40dB
- Bei höheren Frequenzen wird es noch weniger (schätzungsweise 20dB bei
1MHz)
Dass heisst: Die Spannungsregler sind imstande, den Brummanteil eines
herkömmlichen Trafo-Netzteils fast vollständig zu entfernen. Ganz anders
sieht es jedoch mit hochfrequenten Störungen von Schaltnetzteilen und
Lasten aus - insbesondere wenn Sachen wie PWM oder Funküberttragung mit
ins Spiel kommen.
Der Arduino Nano nutzt die gleiche Spannung ungefiltert auch zur
Versorgung des analogen Teils. Er hat keine Referenzquelle auf dem Board
(außer die mäßig präzise interne des µC) und eine suboptimale
Leitungsführung.
Ich will Dir den Arduino Nano nicht madig machen, aber bezogen auf den
Eröffnungspost vom TO hast du hier die schlechteste denkbare Lösung
genannt. Da war der TO bereits weiter.
stephan schrieb:> Frage: kann sich der Ripple an AVcc negativ auf die ADC-Messungen> auswirken, auch wenn UREF selber spiegelglatt ist?
Ich hab da auch nur gute Erfahrungen mit den AVR, die Messungen sind auf
10 Bit stabil. Ich hab da mal die Firmware für ein schlechtes PCB-Design
geschrieben, die VCC wackelte um 0,5V, war aber immer über der Referenz
(4,096V).
Auch mit den ATtiny, die keine extra AVCC haben, hatte ich noch nie
Probleme.
Stefanus F. schrieb:> Manfred schrieb:>> Als Freund von Vorkriegstechnik und Hosenscheisser habe ich mir gerade>> erlaubt, meinem AT328 (A*-Nano) einen Trafo samt 7805 zu spendieren!>> Ich verstehe nicht, was du damit aussagen willst.
Versuche es mit Lesen, evtl. zu einer Tageszeit, wo Du wach bist.
> Erstmal sind die Arduino Nano Module nicht mit einem LM7805> ausgestattet, sondern mit einem LM1117.
Es ist vollkommen egal, was auf dem Modul ist.
Wenn ich schreibe "einen Trafo samt 7805", meine ich das auch.
Für Dich ein Bild, vielleicht einfacher zu begreifen!
Die Last wird aus einem Schaltnetzteil versorgt, die Meßmimik aus dem
Trafo.
Manfred schrieb:> Die Last wird aus einem Schaltnetzteil versorgt, die Meßmimik aus dem> Trafo.
Gut. Dann sollte die Trägheit des LM7805 keine Rolle spielen.
Stefanus F. schrieb:> Gut. Dann sollte die Trägheit des LM7805 keine Rolle spielen.
Welche Trägheit? Große Massen haben eine Trägheit, ein Spannungsregler
sicher nicht.
Manfred schrieb:> Falk B. schrieb:>> Stefanus F. schrieb:>>> Gut. Dann sollte die Trägheit des LM7805 keine Rolle spielen.>> Welche Trägheit?>> Es gab da ein Verständnisproblem:> Beitrag "Re: AtMega 328: AVcc Ripple, Uref glatt, ist das ok?" "Diese> Spannungsregler sind relativ Träge:"
Vom Nachplappern wird Blödsinn nicht besser, schon gar nicht wenn man
Pseudoexperten "zitiert".
Ein Spannungsregler hat keine Trägheit sondern einen Frequenzgang!
Daraus ergibt sich eine Dämpfung (Abschwächung) von Wechselspannung vom
Eingang auf den Ausgang, angegeben in dB. Man muss und SOLLTE nicht neue
Umschreibungen für Dinge erfinden, für die es schon einen gescheiten
Namen gibt.
Und eben diese Eigenschaft der Dämpfung hat mit Trägheit gar nichts zu
tun, im Gegenteil! Eben WEIL diese Regler relativ schnell sind, können
sie Wechselspannung am Eingang aktiv ausregeln!
Falk B. schrieb:> Vom Nachplappern wird Blödsinn nicht besser, schon gar nicht wenn man> Pseudoexperten "zitiert".
Falk, ich habe das nicht geschrieben. Richte Deine Kritik an Stefanus!
Manfred schrieb:> Falk, ich habe das nicht geschrieben. Richte Deine Kritik an Stefanus!
Er wollte kritisieren, dass du mich zitiert hast. Mea Culpa, ich habe
mit "träge" nicht den korrekten Fachbegriff verwendet.
