Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sigma Delta Wandler Diff Inputs


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von Christine B. (littlfrenchy)


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Hallo,

zur Messung einer Spannung, bspw über einen Widerstand, habe ich einen 
Sigma-Delta-Wandler mit zwei Inputs (Vin+,Vin-) und beide haben einen 
Input Range von +/-50mV.
Nun habe ich folgendes Verständnis-Problem:

Ich versorge meinen Wandler mit einer Spannung von VDD gegen GND.
Messen/Modulieren will ich die (Differenz-)Spannung zwischen Vin+ und 
Vin-, also (Vin+ zu GND)-(Vin- zu GND). Jetzt habe ich aber irgendwo 
gelesen, dass Vin- negativ gegen GND sein muss, weil negativer analoger 
Eingang.
Wieso steht dann im Datenblatt ein Input Range von +/-50mV für Vin-?
Verstehe ich es richtig, dass sowohl Vin+ als auch Vin- positiv gegen 
GND sein kann und der Wandler mir dann die Differenzspannung beider 
Eingänge moduliert/als Bitstrom ausspuckt?

Wenn mein Gedankengang bis jetzt richtig war, wie steuer ich den Wandler 
optimal aus? Soll ich es so auslegen dass für R maximal sowohl Vin+ und 
Vin- 50mV werden, oder soll ich es so auslegen, dass die Differenz 
maximal wird?

Danke schon mal
Grüße
LF

von georg (Gast)


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Marion J. schrieb:
> der Wandler mir dann die Differenzspannung beider
> Eingänge moduliert/als Bitstrom ausspuckt?

Beide Eingänge müssen innerhalb +-50mV liegen. Gemessen wird die 
Differenz, wobei die Lage innerhalb der +-50mV möglichst keinen Einfluss 
hat (steht irgendwo im Datenblatt wieviel). Logischerweise ist damit die 
Differenz auf 100mV begrenzt, aber das ist nur bei optimaler 
Vorverarbeitung des Signals erreichbar.

Marion J. schrieb:
> Soll ich es so auslegen dass für R maximal sowohl Vin+ und
> Vin- 50mV werden, oder soll ich es so auslegen, dass die Differenz
> maximal wird?

Wie erklärt, spielt die Signallage im Bereich +-50mV garkeine Rolle für 
das Ergebnis. Egal ob V+ +50mV und V- +40mV oder V+ -40mV und V- -50mV, 
es muss +10 mV rauskommen. Natürlich ist es im Interesse der Genauigkeit 
am besten wenn die Differenz möglichst gross ist. Aber wenn man statt 
100mV Differenz nur 50mV realisieren kann verliert man halt 1 Bit. Also 
allzu kompliziert sollte man die Signalaufbereitung nicht machen.

Georg

von Achim S. (Gast)


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@ TO: vielleicht wäre es noch eine gute Idee zu verraten, um welchen 
konkreten ADC es denn geht.

Dann kann man selbst mal in dessen Datenblatt nachschauen und muss sich 
nicht auf deine Interpretation verlassen um zu bewerten, ob deine 
Interpretation richtig ist.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Ich gehe mal davon aus das es sich um AMC1x0xL05 handelt. Dafür gibt es 
eine Beispielschaltung für eine Spannungsmessung im Datenblatt (9.2.2 
Isolated Voltage Sensing) 
https://www.ti.com/lit/ds/sbas655e/sbas655e.pdf
Wo ist also das Problem? Grundsätzlich steht alles in den Electrical 
Characteristics :
1
ANALOG INPUTS
2
VClipping
3
Maximum differential voltage input range
4
(AINP-AINN) ±62.5 mV
5
FSR Specified linear full-scale range
6
(AINP-AINN) –50 50 mV
7
VCM Operating common-mode input range –0.032 1.2 V

Im wesentlichen repräsentiert der Bitstrom die Differenz der beiden 
Eingänge und diese dürfen gegen GND eine Spannung von -32mv bis +1.2V 
haben. Und ein Bitstrom von 1 sind 62,5mV! genauso wie 0 -62.5mV 
differenz bedeutet.

: Bearbeitet durch User
von Christine B. (littlfrenchy)


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Erst einmal vielen Dank für die vielen Rückmeldungen und Erklärungen.

@Alexander:
In der Beispielschaltung des AMC1x0xL05 hängt der negative Eingang 
jedoch an GND. Die Differenz positiver Eingang zu negativer Eingang ist 
also gleich der Spannung positiver Eingang gegen GND.
In einer Sigma-Delta-Doku stand bei diff. Inputs "one input is positive 
with respect to ground while the other is negative". Das hatte ich eben 
so interpretiert, dass Vin- negativ sein MUSS. Deshalb das Fragezeichen 
bezüglich der DB-Angaben die einen +/-Range angeben jeweils für beide 
Eingänge. Ich bin absoluter Newbie und mir war die Bedeutung der 
DB-Angaben nciht ganz klar.

von georg (Gast)


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Christine B. schrieb:
> In einer Sigma-Delta-Doku stand bei diff. Inputs "one input is positive
> with respect to ground while the other is negative"

Ich denke das ist einfach nur falsch, das ist keineswegs ein echter 
differentieller Eingang.

Alexander B. schrieb:
> Maximum differential voltage input range
> (AINP-AINN) ±62.5 mV

Demnach kann Vdiff auch -62,5 mV sein im Widerspruch zu obiger Angabe. 
Einen ADC wie beschrieben, bei dem V- negativer als GND sein muss und V+ 
positiver kann ich mir eigentlich nicht vorstellen, der wäre kaum zu was 
zu gebrauchen.

Ich würde diese Aussage einer Sigma-Delta-Doku ignorieren. Falls du aus 
Interesse der Sache auf den Grund gehen willst, müsstest du uns einen 
Link zu dieser Doku liefern und den geheimen Typ deines ADC. Aber lass 
es lieber. Bleib bei +-50 mV an beiden Eingängen und alles ist gut.

Georg

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Die Text Angabe ist bullshit. Die Angaben im Datenblatt sagen alles. V+ 
und V- dürfen nur max 62.5mV auseinander liegen die Richtung ist dabei 
unerheblich. Außerdem müssen beide Eingänge zwischen -32mV und 1.2V 
Common Mode liegen. Das Schaltbild kannst du genau so bauen.

von Christine B. (littlfrenchy)


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Nachtrag:
Es handelt sich um den Wandler ACPL-C799, wobei der AMC1304 ja identisch 
ist. Im DB des Wandlers von Broadcom steht bei der Pin Description als 
recommended input range +/-50mV, sowohl für den Vin+ als auch für den 
Vin-. Nach meinem Verständnis waren diese 50mV gegen GND1 referenziert. 
Jetzt meinte aber jemand, diese maximal +/-50mV sind zwischen Vin+ und 
Vin- zu verstehen. Vin+ gegen GND1 und Vin- gegen GND1 darf maximal 
VDD1+0.5V sein (steady state input voltage bei den absolute maximum 
ratings). Was ist jetzt richtig?

Und gibt es Literatur zur Erklärung der DB-Angaben zu 
Sigma-Delta-Wandlern? Bei den Herstellern habe ich nichts finden können.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Steady-State Input Voltagea,ba.DC voltage of up to –2 V on the inputs 
does not cause latch-up or damage to the device; tested at typical 
operating conditions.b.Absolute maximum DC current on the inputs = 100 
mA, no latch-up or device damage occurs.VIN+, VIN-–2VDD1 + 0.5V

Steht auch in dem zugegeben bescheidenen Datenblatt von broadcom.

von Purzel H. (hacky)


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Der wichtige Wert heisst common mode input voltage

von georg (Gast)


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Christine B. schrieb:
> Jetzt meinte aber jemand, diese maximal +/-50mV sind zwischen Vin+ und
> Vin- zu verstehen.

Ja, das ist zwar nicht das erlaubte Maximum, das sind die +-62,5mV, 
sondern die +-50mV gelten ebenfalls zwischen Vin+ und Vin- und geben den 
Bereich an, in dem die spezifizierte Linearität gilt. Im Interesse der 
Genauigkeit sollte man das also nicht überschreiten.

Gegenüber GND dürfen an den Eingängen -0,032 bis +1,2 V anliegen, das 
ist der Gleichtakt-Arbeitsbereich.

Dazu gibt es noch die maximum ratings Angabe für die Analogeingänge von 
AGnd-6V bis 3,7V, in dem Bereich wird der Device nicht beschädigt.

Georg

von Christine B. (littlfrenchy)


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