Ich will eine Spannung von 0-5V mit einerm µC messen der nur
3.3V auf seinen Eingängen verträgt.
Dafür hatte ich als erstes an einen Spannungsteiler von 10k/20k
gedacht, dann kann ich in der Software das ADC-Ergebnis einfach
mal 2 nehmen und es passt.
Nun sind ja 10k Serienwiderstand die Empfehlun für einen AVR.
Im Datenblatt meines IC's hab ich folgendes zum ADC gefunden
1
inputseriesresistancetyp.2kmax5k
2
analogsourceresistance(external)--5k
Ich würde also meinen Spannungsteiler auf 1K7/3K3 umstellen
und intern dann mit dem Faktor 5/3.3 rechnen.
Ist dieser Gedankengang richtig so ???
Der Gedankengang paßt nicht.
Der Eingangswiderstand des ADC ist auf keinem festen wert spezifizier,
nur einem Bereich. Also: Du brauchst eine Lösung, die unabhängig vom
Eingangswiderstand des ADC ist.
Ray M. schrieb:> Im Datenblatt meines IC's hab ich folgendes zum ADC gefunden
Welches Datenblatt?
Die ADCs vom ATmega haben z.b. einen Eingangswiderstand von "typisch"
100 MOhm.
Ray M. schrieb:> Dafür hatte ich als erstes an einen Spannungsteiler von 10k/20k> gedacht, dann kann ich in der Software das ADC-Ergebnis einfach> mal 2 nehmen und es passt.
Nein, das paßt nicht. Ein Teiler 10K/20K teilt nicht durch 2.
> Nun sind ja 10k Serienwiderstand die Empfehlun für einen AVR.
Nein. Woher hast du das?
> Im Datenblatt meines IC's hab ich folgendes zum ADC gefunden>> input series resistance typ. 2k max 5k> analog source resistance (external) -- 5k
Dir ist klar, daß die erste Zeile nicht den Eingangswiderstand des ADC
angibt? Du hast auch weiter gelesen im Datenblatt? Dir ist klar, worauf
der Quellwiderstand einen Einfluß hat? Du hast den Hinweis mit dem
Kondensator am ADC Pin gesehen?
> Ich würde also meinen Spannungsteiler auf 1K7/3K3 umstellen
Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall
niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.
Axel S. schrieb:> Ray M. schrieb:>>> Dafür hatte ich als erstes an einen Spannungsteiler von 10k/20k>> gedacht, dann kann ich in der Software das ADC-Ergebnis einfach>> mal 2 nehmen und es passt.>> Nein, das paßt nicht. Ein Teiler 10K/20K teilt nicht durch 2.>>> Nun sind ja 10k Serienwiderstand die Empfehlun für einen AVR.>> Nein. Woher hast du das?>>> Im Datenblatt meines IC's hab ich folgendes zum ADC gefunden>>>> input series resistance typ. 2k max 5k>> analog source resistance (external) -- 5k>> Dir ist klar, daß die erste Zeile nicht den Eingangswiderstand des ADC> angibt?
ja
> Du hast auch weiter gelesen im Datenblatt?
ja, aber nicht komplett verstanden
> Dir ist klar, worauf> der Quellwiderstand einen Einfluß hat? Du hast den Hinweis mit dem> Kondensator am ADC Pin gesehen?
ja ...
>> Ich würde also meinen Spannungsteiler auf 1K7/3K3 umstellen>> Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall> niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.
???
Ein spgsteiler geht nur unbelastet: also entweder OP dahinter oder C,
wenn der Eingang hochohmig ist aber die Sample & Hold - Stufe kurzzeitig
hohe Ströme zieht.
Zum Innenwiderstand eines spgsteilers: beide parallel gerechnet, nicht
in Reihe. Ein spgsteiler 10k/10k hat genau 5k.
Ray M. schrieb:> Axel S. schrieb:>> Du hast auch weiter gelesen im Datenblatt?>> ja, aber nicht komplett verstanden
Es geht um die Sample&Hold Stufe am/im ADC. Wenn die Eingangsspannung
einen Sprung macht, muß der Sample-Kondensator innerhalb der Sample-Zeit
umgeladen werden. Dem stehen etliche Widerstände entgegen. Zum einen der
interne Widerstand des Analogmux (besagte typ. 2K, max. 5K) und der
externe Quellwiderstand. (Gesamt)Widerstand und Kondensator ergeben eine
Zeitkonstante. Damit der Fehler kleiner als 1 LSB (bei 16 Bit) bleibt,
darf diese Zeitkonstante nicht größer sein als 1/11 der Sample-Zeit.
Nun ist das gezeigte Datenblatt wahnsinnig ungenau. Ich finde keine
Angaben zu Samplezeit oder Sample-Kapazität. Aber die Samplezeit ist auf
jeden Fall verknüpft mit der ADC-Frequenz. Je langsamer du den ADC
taktest, desto unkritischer wird das.
>> Dir ist klar, worauf>> der Quellwiderstand einen Einfluß hat? Du hast den Hinweis mit dem>> Kondensator am ADC Pin gesehen?>> ja ...
Die Sample-Kapazität ist klein. Typisch wenige pF. Ein hinreichend
großer Kondensator (einige nF) am ADC-Pin stützt die Spannung für die
Sample-Zeit und egalisiert so den (DC)Widerstand der Quelle. Natürlich
gibt es hier auch einen Tradeoff, z.B. kann man so keine schnellen
Eingangssignale mehr erfassen.
>> Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall>> niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.>> ???
Keiner weiß was deine Quelle von 0..5V ist. Vielleicht sind die ~5K
Belastung durch deinen Spannungsteiler ja schon zuviel.
Ray M. schrieb:>>> Ich würde also meinen Spannungsteiler auf 1K7/3K3 umstellen>>>> Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall>> niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.>> ???
- Ein Spannungsteiler mit 1k7 und 3k3 belastet die Quelle mit 5k. Kann
deine zu messende Spannung problemlos das dadurch fließende 1mA liefern?
- Durch den Teiler ergibt sich 5V * 3k3/(1k7+3k3)=3.3V, das ist dir
klar. Als Ersatzschaltbild ist das eine Quelle mit 3.3V und einem
Innenwiderstand von 1k7||3k3 = 1.122k.
Das war die Aussage.
Nebenbei: wenn du 5V messen willst, könnten das ja auch mal 5.2V sein.
Bei dem Teiler würde dann der Messbereich überschritten. Oder willst du
nur Unterspannung feststellen?
Das passiert auch, wenn der ADC-Baustein statt 3.3V nur 3.2V hätte.
Also: Toleranzen berücksichtigen, auch die der Widerstände. Besser also,
den Teiler auf 2k0 oder 2k2 und 3k3 auslegen.
Axel S. schrieb:> Ray M. schrieb:>> Axel S. schrieb:>>>> Du hast auch weiter gelesen im Datenblatt?>>>> ja, aber nicht komplett verstanden>> Es geht um die Sample&Hold Stufe am/im ADC. Wenn die Eingangsspannung> einen Sprung macht, muß der Sample-Kondensator innerhalb der Sample-Zeit> umgeladen werden. Dem stehen etliche Widerstände entgegen. Zum einen der> interne Widerstand des Analogmux (besagte typ. 2K, max. 5K) und der> externe Quellwiderstand. (Gesamt)Widerstand und Kondensator ergeben eine> Zeitkonstante. Damit der Fehler kleiner als 1 LSB (bei 16 Bit) bleibt,> darf diese Zeitkonstante nicht größer sein als 1/11 der Sample-Zeit.>> Nun ist das gezeigte Datenblatt wahnsinnig ungenau. Ich finde keine> Angaben zu Samplezeit oder Sample-Kapazität. Aber die Samplezeit ist auf> jeden Fall verknüpft mit der ADC-Frequenz. Je langsamer du den ADC> taktest, desto unkritischer wird das.
Ich habe keine hohen Taktraten, aktuell stelle ich ihn auf 12bit
und mache aller 100ms 3 Messungen von denen ich dann den Mittelwert
verwende.
>>> Dir ist klar, worauf>>> der Quellwiderstand einen Einfluß hat? Du hast den Hinweis mit dem>>> Kondensator am ADC Pin gesehen?>>>> ja ...>> Die Sample-Kapazität ist klein. Typisch wenige pF. Ein hinreichend> großer Kondensator (einige nF) am ADC-Pin stützt die Spannung für die> Sample-Zeit und egalisiert so den (DC)Widerstand der Quelle. Natürlich> gibt es hier auch einen Tradeoff, z.B. kann man so keine schnellen> Eingangssignale mehr erfassen.
Ich hab da 100n dran.
>>> Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall>>> niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.>>>> ???>> Keiner weiß was deine Quelle von 0..5V ist. Vielleicht sind die ~5K> Belastung durch deinen Spannungsteiler ja schon zuviel.
Ein Sensor der mit 5V versorgt wird und 0.5-4.5V als Signal ausgibt.
Ich messe den einfach mal nach, wenn ich keinen großen Unterschied
zwischen belastet und unbelastet messen kann sollte es ja passen ?
HildeK schrieb:> Ray M. schrieb:>>>> Ich würde also meinen Spannungsteiler auf 1K7/3K3 umstellen>>>>>> Das gibt dann einen Quellwiderstand von ~1.1K. Das ist auf jeden Fall>>> niedrig genug. Die Frage ist, ob dein Signal von 5V damit klar kommt.>>>> ???>> - Ein Spannungsteiler mit 1k7 und 3k3 belastet die Quelle mit 5k. Kann> deine zu messende Spannung problemlos das dadurch fließende 1mA liefern?
Ja, die liefert bis 250mA
> - Durch den Teiler ergibt sich 5V * 3k3/(1k7+3k3)=3.3V, das ist dir> klar. Als Ersatzschaltbild ist das eine Quelle mit 3.3V und einem> Innenwiderstand von 1k7||3k3 = 1.122k.> Das war die Aussage.
Ok, verstehe ich.
> Nebenbei: wenn du 5V messen willst, könnten das ja auch mal 5.2V sein.> Bei dem Teiler würde dann der Messbereich überschritten. Oder willst du> nur Unterspannung feststellen?> Das passiert auch, wenn der ADC-Baustein statt 3.3V nur 3.2V hätte.> Also: Toleranzen berücksichtigen, auch die der Widerstände. Besser also,> den Teiler auf 2k0 oder 2k2 und 3k3 auslegen.
Ok, das werde ich berücksichtigen.
>> Es geht um die Sample&Hold Stufe am/im ADC. Wenn die Eingangsspannung>> einen Sprung macht, muß der Sample-Kondensator innerhalb der Sample-Zeit>> umgeladen werden. Dem stehen etliche Widerstände entgegen. Zum einen der>> interne Widerstand des Analogmux (besagte typ. 2K, max. 5K) und der>> externe Quellwiderstand. (Gesamt)Widerstand und Kondensator ergeben eine>> Zeitkonstante. Damit der Fehler kleiner als 1 LSB (bei 16 Bit) bleibt,>> darf diese Zeitkonstante nicht größer sein als 1/11 der Sample-Zeit.
Danke nochmal für die ausführliche Erklärung
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