Вхідний імпеданс АЦП на MCU

Який вхідний опір типового АЦП MCU? У цьому випадку я працюю з PIC24FJ64GA004. Мені не потрібна швидкісна вибірка - максимум 100 проб в секунду.

Я хочу підключити резистивний подільник з резистором 100k і 10k резистором, тому імпеданс повинен бути вище 1М, інакше імпеданс почне перекошувати показання.

Вхідний струм витоку

Щоб визначити падіння напруги ваших резисторів із затвора, потрібно використовувати струм витоку з таблиці. Microchip задає "Текучий витік входу" на їхніх таблицях даних. Технічний опис , що я подивився визначає струм витоку вхідного 1uA. Це може спричинити .1V або 100mV, що лише вдвічі більше, ніж розраховано Роберт, ймовірно, не буде проблемою у вашому сигналі.

Тепер пам’ятайте, якщо ви ділите сигнал від 30 В до 30/11 (2,7 В) повного зчитування, то 100 мВ додається до цього, що спричиняє до 3% помилки на вашому 30 В сигналі.

Якщо вам потрібна роздільна здатність 1В, розділіть її на 11, а потім додайте 100мВ. Цей 100mV може бути більшим, ніж 1V сигнал.

Вхідна ємність

Роберт вірно, є ємність, але це дійсно вказує кількість часу, необхідне для вимірювання АЦП. Це також у поєднанні з обраним вами вхідним опором створює фільтр низьких частот, якщо ви хочете виміряти сигнали з більш високою частотою, ви не зможете їх захопити.

Зменшення помилки

Найпростіший спосіб - або зменшити опір на дільниці, або захистити сигнал. Коли ви буферуєте сигнал, ви заміните струм витоку ПІК вашим струмом витоку оп-ампер, який ви можете отримати досить низьким.

Цей 1uA - найгірший випадок, якщо тільки це не коштуватиме вам великої суми, щоб внести незначні зміни в дизайн, налаштувати дизайн та перевірити, наскільки це погано для вас.

Будь ласка, дайте мені знати, чи є щось, що я можу зробити, щоб полегшити читання.

Входи АЦП MCU можуть відчувати змінний вхідний опір залежно від того, підключена кришка зразка та утримування до штифта. Можливо, варто постаратися скористатись підсилювачем для буфера сигналу. Операційний підсилювач матиме додаткову перевагу, що дозволяє фільтрувати частоти вище Nyquist, що також є хорошою практикою.

Один момент, який ще не згадується, є перемикається ємність на вході. Багато АЦП підключать конденсатор до входу, коли вони проводять вимірювання, а потім відключають його десь пізніше. Початковий стан цього ковпачка може бути останнім виміряним напругою, VSS або чимось непослідовним. Для точного вимірювання необхідно, щоб вхід або не зрушив з місця, коли ємність підключена, або відскакує і відновиться до відключення конденсатора; на практиці це означає, що або ємність на вході повинна перевищувати певне значення, або ж, що RC-час, утворений вхідною ємністю та опорним джерелом, повинен бути нижче певного значення.

Припустимо, наприклад, що комутаційна вхідна ємність дорівнює 10pF, а час отримання - 10uS. Якщо вхідний опір становить 100 К, немає вхідної ємності, крім ємності АЦП, і різниця між напругою стартового ковпачка і напругою, що вимірюється, становить R, тоді постійна час RC буде дорівнює 1uS (10pF * 100K) , тож час придбання становитиме 10 постійних часу RC, а помилка становитиме R / exp (10) (приблизно R / 22,000). Якщо R може бути повномасштабною напругою, помилка буде проблемою для 16-бітових вимірювань, але не для 12-бітових вимірювань.

Припустимо, на платі було 10pF ємності на додаток до 10pF переключеної ємності. У цьому випадку початкова помилка буде скорочена навпіл, але постійна час RC буде подвоєна. Отже, помилка буде R / 2 / exp (5) (приблизно R / 300). Навряд чи достатньо хороший для 8-бітного вимірювання.

Збільшити ємність ще трохи, і все погіршиться. Наведіть ємність на 90pF, і помилка буде R / 10 / exp (1) (приблизно R / 27). З іншого боку, якщо ковпачок стане набагато більшим, ніж помилка, помилка знизиться. При ємності 1000pF похибка складе приблизно R / 110; при 10 000pF (0,01uF), це буде приблизно R / 1000. При 0,1uF це було б приблизно R / 10000, а при 1uF - приблизно R / 100,000.

Погляньте на сторінку 198 даних . На штирці є 6-11pF, а на кришці - 4.4pF.

Окрім хороших моментів, які підняв supercat на своїй посаді, є ще одна тонкість, яку слід зазначити, коли ви використовуєте нерозподілений дільник напруги із зовнішнім конденсатором.

Передача заряду, яка відбувається щоразу, коли ви виконуюте послідовність показань АЦП, коли множиться на швидкість повторення послідовності, стає струмом . Середнє значення постійного струму цього струму - Csamp * deltaV * f, де Csamp - ємність вибірки (не зовнішня ємність!), DeltaV - напруга між послідовними вхідними каналами, а f - частота повторення послідовності (як часто ви переходите через цикл 1 повна послідовність зразків).

Якщо у вас є зовнішній конденсатор, щоб зменшити ефекти передачі заряду і не допускати тривалого часу вибірки, це має негативний ефект низькочастотної фільтрації цього вхідного струму, необхідного для зарядки конденсатора відбору, який буде відображатися як вхідна напруга -залежний струм витоку, який спричиняє зміщення напруги через опір джерела.

Тільки для деяких прикладних чисел: ваш дільник напруги (100K || 10K) становить приблизно 9K, а якщо deltaV між каналами = 3V, Csamp = 10pF і f = 10 кГц, це призведе до помилки напруги 2,7 мВ або трохи менше 0,1% дельтаВ. Не багато, але достатньо, щоб бути в курсі. Ви не повинні використовувати 1M || Розділювач напруги 100 К з частотою повторення послідовності 10 кГц - звичайно, це досить швидко, а для повільних частот повторення вам не потрібно так сильно хвилюватися.

Я писав про це та інші проблеми управління АТС у публікації на своєму блозі .