STM32F334 напряжение/ток смещения на входе АЦП (?), уже по названию темы виден некий абсурд... Опции

[Hexel]

Добрый день!

Помогите разобраться в ситуации. На основе данного проца построен лабораторный БП. Задумка вроде была неплохая, но на определенном этапе я не смог добиться устойчивого ("железного") поддержания уставок, выдаваемые напряжение/ток все время плыли. Оказалось, что если не подключать вход АЦП, который в данный момент преобразуется, на нем присутствует порядка 200мВ (при Uпит = 3,30В), при чем оно в течение нескольких секунд поднимается ступеньками по 2-3мВ до 210мВ, затем падает до 187. О_о. Я проверил все окружающие (релевантные и не очень) напряжения, но не обнаружил никакой связи. Заменил проц (он много пережил). Пробовал отключать прочую периферию (HRTIM, DAC, компараторы), тоже никакой корреляции. Только начинаешь преобразование выбранного канала, появляется напряжение на входе. Заканчиваешь - пропадает. Его можно задавить на землю приемлемо 1кОмом -500 Ом, на на входе требуется RC фильтр. Поэтому напряжение смещения смешивается с полезным сигналом и вызывает паразитные скачки. Оба АПЦ (их аж 2 штуки) ведут себя одинаково.
Еще один момент: канал без конденсатора, только с резистором, на входе создает (!!) колебания (!!!) амплитудой примерно 10мВ на частоте преобразования, в даном случае 3МГц. АЦП работает во free-running mode через DMA в массив на oversample.
Сейчас я вышел (ну почти вышел) из ситуации, увеличив время sample выбранного канала. было 4.5 цикла, приемлемо оказалось 61,5. если скачки составляли 5мВ по входу, то теперь около 1. отклик регуляторов вроде бы не поменялся, то есть скорости преобразования все еще достаточно, но правда дороже)
Может я много хочу, и все АЦП при наличии входного RC фильтра требуют буферного усилителя (повторителя)? Я о таком правда никогда не слышал.
По ходу задумался о процах Piccolo, но это ж все блин заново... опять. и цена вопроса другая.

[Myron]

https://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1527562
http://www.analog.com/en/education/educati...n-handbook.html

Сообщение отредактировал IgorKossak - Nov 16 2017, 18:42

Причина редактирования: бездумное цитирование

[Rash]

Ёмкость по входу будет влиять на внутреннюю ёмкость АЦП (особенно если его тип SAR) во время измерения, она может просто не успеть зарядится. Применение буферного усилителя позволит как минимум позволит увеличить входное и уменьшить выходное сопротивления для измеряемого сигнала. Также нужно посчитать Rвых. измеряемого сигнала и исходя из него выбрать время семлирования АЦП, что бы входная ёмкость АЦП успевала полностью зарядиться. Формулы расчётов смотрите в апликейшенах про АЦП от стм.

[Hexel]

Однако. Новичком я себя уже давно не чуствую, но видимо такие вот детали будут выявляться всегда. Я конечно знал, что у АЦП есть входная емкость, но что ее там.. 5пФ? А вот деталь которую я упустил - что после заряда она разряжается при преобразовании.. и это все меняет.

Ок, если так вот что у меня получается согласно CD00004444:
Полумост (считаем, что buck). Управление производится в токовом режиме, с помощью шунта сразу за силовым трансформатором (то есть меряем ток дросселя). Производительности проца оказалось достаточно на вычисления на частоте 50кГц, она же частота трансформатора. Такой же частоты принимаем и токовый сигнал, который нужно измерить (реально 100к, но проц не успевает).
12 бит маловато, поэтому на каждые Tsw = 20us нужно 16 измерений, возьмем Nsmp = 61.5
Таким образом, f_ADC=64M, N_ADC = Nsmp+Nconv = 61.5+12.5 = 74. Tsmp = T_ADC * N_ADC = 1.156us.
Возьмем Vc/V_AIN = 0.999, C_AIN = 1nF. Тогда R_AIN <=Tsmp/(C_AIN * ln1000) = 167 Ohm

Итого моя RC цепочка должна состоять например из 1нФ и 167 Ом (включая сопр ОУ, усилителя тока)?

[Timmy]

В отношении этого конденсатора в АЦП можно использовать следующий фокус: если непосредственно перед "рабочим" преобразованием выполнить преобразование на другом входе с постоянным напряжением, то после него конденсатор АЦП будет иметь всегда один и тот же заряд, и влиять на результат рабочего преобразования не как помеха, а как постоянное смещение.

[Hexel]

что касается STM в частности, там есть вход от опорного напряжения. можно (и даже нужно) использовать это напряжение для корректировки, если аналоговое напряжение питания может плыть. В моем случае кстати прочитанное опорное напряжение как раз плыло, при неизменном питании.

[sadat]

А не проще ли поставить R-to-R усилитель в режиме повторителя? Цена вопроса - 20-30 рублей.
Это единственный надёжный способ избавиться от влияния соседних каналов АЦП, который я применяю.

[leocat]

А не проще ли поставить R-to-R усилитель в режиме повторителя? Цена вопроса - 20-30 рублей.
Это единственный надёжный способ избавиться от влияния соседних каналов АЦП, который я применяю.

Я сейчас скажу жуткую новость: "на борту" у STM32F334 ЕСТЬ ОПЕРАЦИОННИКИ !!!

[Hexel]

какой хароший форум. ну вот честно!

[Myron]

Однако. Новичком я себя уже давно не чуствую, но видимо такие вот детали будут выявляться всегда. Я конечно знал, что у АЦП есть входная емкость, но что ее там.. 5пФ? А вот деталь которую я упустил - что после заряда она разряжается при преобразовании.. и это все меняет.

Ок, если так вот что у меня получается согласно CD00004444:
Полумост (считаем, что buck). Управление производится в токовом режиме, с помощью шунта сразу за силовым трансформатором (то есть меряем ток дросселя). Производительности проца оказалось достаточно на вычисления на частоте 50кГц, она же частота трансформатора. Такой же частоты принимаем и токовый сигнал, который нужно измерить (реально 100к, но проц не успевает).
12 бит маловато, поэтому на каждые Tsw = 20us нужно 16 измерений, возьмем Nsmp = 61.5
Таким образом, f_ADC=64M, N_ADC = Nsmp+Nconv = 61.5+12.5 = 74. Tsmp = T_ADC * N_ADC = 1.156us.
Возьмем Vc/V_AIN = 0.999, C_AIN = 1nF. Тогда R_AIN <=Tsmp/(C_AIN * ln1000) = 167 Ohm

Итого моя RC цепочка должна состоять например из 1нФ и 167 Ом (включая сопр ОУ, усилителя тока)?

Все же придется почитать обсуждения на форуме, которые я привел выше. Буферный ОУ не есть усилитель тока (в зависимости что надо для правильного позиционирования имеющегося сигнала для использования полного размаха входа АЦП - это или усилитель, или повторитель, или делитель+повторитель (не не наоборот)). Для того, чтобы было вам понятно - это буфер-источник напряжения. У вас это ИНУН - напряжение снимается с пробного резистора и подается в виде напряжения на АЦП с последовательной RC цепью. Этот буфер должен работать на 167 Ом без перегрузки/ограничения/затягивания сигнала/возбуждения, если конечно это серъезная разработка. В моменты скачков входного напряжения (тока через пробный резистор моста), конденсатор - это почти нулевая нагрузка.

[Hexel]

У меня ОУ работает в качестве усилителя напряжения на токовом резисторе. его выход слегка зашумлен, потому требует фильтра на выходе. и там уже стоит АЦП.
насчет возбудов я до конца еще не разобрался, т. к. в этом контуре управления участвует ПИ регулятор. он еще не настроен в оптимальном режиме, но близко. когда будет его окончательная передаточная функция, тогда уже можно будет проверить, влияет ли ноль этой RC на характеристику управления. но ее постоянная времени уже меньше периода sample, который в разы меньше периода расчета, так что наверное не влияет. или я все же не вдумчиво читал ссылку.
а в переходных процессах я уже провел испытания и произвел начальную настройку ПИ параметров. это уже не беда, когда сами регуляторы начали таки работать согласно определению))
кстати, вот такой вопрос, как я упоминал выше, коэф заполнения управляет регулятор тока, а ним в свою очередь управляет регулятор напряжения. какие подводные камни могут ожидать меня в такой двухконтурной схеме? и как настраивается их устойчивая работа? конечно в свое время я все равно подниму эту литературу, но пока что вкратце, с отсылкой на конкретную лит-ру? мне предстоит еще много узнать

[serglg]

да фигня всё, у меня делитель входного напряжения. При этом по входу АЦП - 1200 Ом, параллельно 1000 пФ - и всё нормально

[sadat]

Я сейчас скажу жуткую новость: "на борту" у STM32F334 ЕСТЬ ОПЕРАЦИОННИКИ !!!

И чего кричать? Знаю, что есть операционник, причём один-единственный, с нагрузочной способностью 500 мкА.
Считаю, что такого тока мало для стабильной работы АЦП, внешний ОУ был бы наиболее предпочтительным.

[Myron]

да фигня всё, у меня делитель входного напряжения. При этом по входу АЦП - 1200 Ом, параллельно 1000 пФ - и всё нормально

А Черепанов, например, ездил на паровозе, который топил дровами и вошел в историю страны. Но почему-то никто сейчас не ездит на таких паровозах.
Гениальные ученые-одиночки, делающие открытия, способные угрожать всему миру, — это персонажи из фантастических фильмов и романов. Как ни странно, нечто подобное порой происходит и в реальности. http://paranormal-news.ru/news/tainstvenny...2014-03-05-8633