Получить от АЦП полные 10 бит. Как? Опции

[Dikoy]

Так получилось, что для получения необходимого разрешения по измеряемому напряжению мне нужно 10+ бит. Использовать планирую ATmega48 с внутренним генератором на 4-8 МГц. Атмега будет мерить 2 входа АЦП (6 и 7, т.к. на них больше ничего нету), выполнять элементарный расчёт и выдавать на семисегментный индикатор в динамическом режиме.
На входе имеем 7 вольт и померить их надо с разрешением (и точностью) 0,006946891517745 вольт.
10 бит на таком диапазоне, это 0,0068359375, то есть как раз.
И того, надо получить 1024 чистые точки. Без дрожания.
Хотелось бы услышать мнения, как это сделать.

Например, хватит ли внутреннего ИОНа для такой точности?
В ДШ шум документирован как 0,5 LSB. Правда, нигде не нашёл, это при измерении в шутдауне, или при работающем ядре тоже?

Допустим, на время измерения я буду отправлять МК в шутдаун (хотя не хотелось бы, т.к. на нём ещё и динамическая индикация). Делать усреднение (оверсемплинг) по 8-16 выборкам подряд... Что ещё можно сделать?..

[Dikoy]

Попробую объяснить на пальцах.
Допустим имеем 8 бит АЦП, которое дало результат 148 = 10010100. Сдвигаем результат на 7 бит влево: 0b100101000000000 Условно, в реале величину сдвига надо считать.
Теперь прибавляем сюда случайно выхваченное значение 8-и битного счётчика, до кучи преобразованное к знаковому виду. Вот тебе и шум - он может быть меньше веса младшего значащего бита и не привести к его переключению (или нескольких младших бит)), а может быть больше, и бит перескочит. Всё как в жизни.
Тут возможны варианты. Можно реализовать программный компаратор и щёлкать младший бит согласно условию больше/меньше счётчика. То, о чём писала Татьяна, по сути. Собственно, эти методы были описаны ещё во времена СССР, но тогда подмешивание реального электрического шума было простейшим решением для полуаналоговых ЭВМ. Зачем это делать сейчас?..
При дальнейшем накоплении (самплировании реального сигнала) прибавленный шум также суммируется (или вычитается).
Результатом будет усреднение выборок со сдвигом до исходных 8 бит, или той разрядности, что нам нужна.
То есть ключом является сдвиг результата АЦП влево. Если вы не делаете сдвиг а просто суммируете шум к результату, вот тут уже будет бред.

Теперь хотелось бы посмотреть на вашу реализацию и найти общие точки

А опыт ? Делайте, экспериментируйте...

Ну, это, какбэ, колхоз...

Сообщение отредактировал Dikoy - Dec 5 2011, 19:51

[rx3apf]

Попробую объяснить на пальцах.
Допустим имеем 8 бит АЦП, которое дало результат 148 = 10010100. Сдвигаем результат на 7 бит влево: 0b100101000000000 Условно, в реале величину сдвига надо считать.
Теперь прибавляем сюда случайно выхваченное значение 8-и битного счётчика, до кучи преобразованное к знаковому виду. Вот тебе и шум - он может быть меньше веса младшего значащего бита и не привести к его переключению (или нескольких младших бит)), а может быть больше, и бит перескочит. Всё как в жизни.

Еще раз - показания ADC стоят как влитые, пока входной уровень не изменится на 1LSB. Вы можете прибавлять туда шум, возраст Вселенной в секундах, умножать на свой рост в миллиметрах и заниматься еще кучей бесполезных арифметических действий. Но различить изменение входного уровня меньше 1LSB - не сможете. Неужели это не очевидно ? Нет ? Ладно, я запасаюсь попкорном и буду просто наблюдать этот цирк...

[Dikoy]

Еще раз - показания ADC стоят как влитые, пока входной уровень не изменится на 1LSB. Вы можете прибавлять туда шум, возраст Вселенной в секундах, умножать на свой рост в миллиметрах и заниматься еще кучей бесполезных арифметических действий. Но различить изменение входного уровня меньше 1LSB - не сможете. Неужели это не очевидно ? Нет ? Ладно, я запасаюсь попкорном и буду просто наблюдать этот цирк...

Твой имат! Что в переводе означает "умрём за царя".
У меня есть конкретная задача - получить 10 бит на 10-и битном АЦП, без дрожания. Какое нафиг получение уровня меньше 1LSB? Вы себе придумали повышения разрядности до 12 бит и прёте к этой эмпирической цели. А задача то намного проще. Чувствительность АЦП УЖЕ достаточна. Шум ВНУТРИ АЦП, внешними пилами вы его не выпилите. "Неужели это не очевидно ?" (с)
Или хотелось за ДСП поболтать? :/

Но ровнее != точнее.

Да. Однако систематическая погрешность компенсируется, а случайная - нет.

Бессмысленные шаманские пляски?

А то. А апогей шаманства - фильтр Калмана.

[777777]

Твой имат! Что в переводе означает "умрём за царя".
У меня есть конкретная задача - получить 10 бит на 10-и битном АЦП, без дрожания. Какое нафиг получение уровня меньше 1LSB? Вы себе придумали повышения разрядности до 12 бит и прёте к этой эмпирической цели. А задача то намного проще. Чувствительность АЦП УЖЕ достаточна.

Тогда нет ничего проще. Делаешь сплошную землю на внутренем слое, если плата двухслойная - подводишь ее толстыми проводниками, на каждый вывод питания проца в непосредственной близости от него вешаешь керамику 0.1 мкф (а лучше больше, сейчас есть керамика до 10 мкф), переходные отверстия к земле делаешь толстыми, не меньше 0.5 мм, опору заводишь через RC-фильтр причем конденсатор этого фильтра подключаешь к земле в непосредственной близости от проца, сигнал от датчика заводишь двумя проводами, причем земляной подключаешь рядом с аналоговой землей. Ну и, конечно, убеждаешься в том, что по земле мимо поцессора не протекают токи от мощных потребителей (светодиодов например). От них возвратные токи должны идти отдельным проводником сразу к источнику питания. Для стояния 10 разрядов этого более чем достаточно.

Но +/- младший разряд - будет всегда, как у любого цифрового измерительного прибора.

Да почему всегда?! Это будет только если измеряемый сигнал будет находиться вблизи границы переключения.

Не нравится - увеличивайте разрядность.

А при большей разрядности младший разряд не будет прыгать?