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]

Знать значение младШИХ битОВ или младШЕГО битА - разные вещи. Последнее можно определить тупо усреднением, что является формой вероятностной дисперсии. Ви таки удивитесь, но ваша внешняя городушка работает по аналогичному принципу.
Что до "моих теоретизирований", то без коментариев. Это даже в Кнуте есть. А уж про Калмана или модовую декомпозицию вообще молчу. Другой вопрос, что Вы этого не знаете.
Хотя, для повышения разрядности такой метод действительно не годится. Но о повышении никто, кроме Вас, и не говорил.

И Вам с самого начала сказали - никаких сложностей в этом нет. _Вообще_ нет.

Я категорически не хочу вводить внешние элементы. Во-1 дефицит лап, во-2 дефицит площади, в-3 ограничение себистоимости.
Потому все решения с внешней городушкой не годятся.

[rx3apf]

Я категорически не хочу вводить внешние элементы. Во-1 дефицит лап, во-2 дефицит площади, в-3 ограничение себистоимости.
Потому все решения с внешней городушкой не годятся.

Тогда убейте себя апстену. Начальной точности и температурной стабильности (между прочим, график Vbg vs Vcc, причем для разных температур, в даташите тоже есть) встроенного опорника недостаточно. Что же касается "дефицита лап" - намекну, что у ATmega48 вход Aref - отдельная нога, ни с чем больше не разделяемая. И про ошибку смещения ADC Вам тоже было сказано (это к вопросу о 1024 отсчетах).

Сообщение отредактировал rx3apf - Dec 5 2011, 21:23

[Dikoy]

Тогда убейте себя апстену. Начальной точности и температурной стабильности (между прочим, график Vbg vs Vcc, причем для разных температур, в даташите тоже есть) встроенного опорника недостаточно. Что же касается "дефицита лап" - намекну, что у ATmega48 вход Aref - отдельная нога, ни с чем больше не разделяемая. И про ошибку смещения ADC Вам тоже было сказано (это к вопросу о 1024 отсчетах).

На какой странице график? http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc2545.pdf Фоксит его не находит.
Ну, не хватит так не хватит. Буду делать 2 версии - со впаянным REF192 и без оного. Будет 1 и 2 сорт
Намекну, что ARef визически соединена с опорой. Потому использование внутреннего ИОН подразумевает отсутствие наружнего. Хотя бы перемычкой.
Смещение, нелинейность и ошибка усиления удаляются калибровкой. Это систематические погрешности.
А вот шум - нет.
Сейчас обкатал в матлабе несколько вариантов из апнот силабса и атмела, лучше всего работает БИХ и КИХ.
Скользящее среднее не удаляет шум а только маскирует. Но тоже пригодно.

Dikoy, вы неправы!
Про рандомизацию чуть-чуть написано в книжке Р. Лайонс "Цифровая обработка сигналов".
Кстати, дизеринг (он же рандомизация) и сигма-дельта - это разные вещи.

У кнута тоже есть. Не так явно и пальцеобразно, но есть. Про ковбоя и пулю.
Подмешивание шума применял ещё Фон Браун в своих Р2, добиваясь более-менее сносной работы гирокомпаса. Интеграторы там были аналоговые и шум генерировался тоже аналогово. С тех пор народ по привычке (или под действием старой литературы) тоже многое старается делать в аналоге. А зря.
Я не говорю про определение дробного порога сдвигом (сигма-дельта, или то о чём писала Татьяна) - тут да, только суммирование сигнала в аналоговом тракте. Но когда АЦП уже имеет достаточную чувствительность, всё это не нужно. Взять хотя бы современные 24 разрядные АЦП с ENOB бит 17. Разрешение есть, точности нет. Однако простой оверсемплинг с БИХ на выходе позволяет вытянуть аналоговый сигнал на 18-20 реальных бит. Как простейший пример.
Говоря про калмана, то по каналу наблюдения во многих реализациях вводится белый шум. Те же гироблоки работают на столе значительно хуже, чем в полёте, где ловят лишние вибрации.

[Михась]

У кнута тоже есть. Не так явно и пальцеобразно, но есть. Про ковбоя и пулю.
Подмешивание шума применял ещё Фон Браун в своих Р2, добиваясь более-менее сносной работы гирокомпаса. Интеграторы там были аналоговые и шум генерировался тоже аналогово. С тех пор народ по привычке (или под действием старой литературы) тоже многое старается делать в аналоге. А зря.

Классно. Только какое отношение это имеет к нашей реальности? Наприме знаете, зачем ставят такие маленькие катушечки на гироскопы и подают маленький синус? А для "оживления" подшипников гироскопа. А как бы вы оживили гироскоп программно. Не, не могу серьезно И ведь правильно совершенно говорит:

Те же гироблоки работают на столе значительно хуже, чем в полёте, где ловят лишние вибрации.

А потом скатывается на программизм. А тут мемс систему "оживляют" реальные, а не программные вибрации

[Dikoy]

Классно. Только какое отношение это имеет к нашей реальности? Наприме знаете, зачем ставят такие маленькие катушечки на гироскопы и подают маленький синус? А для "оживления" подшипников гироскопа. А как бы вы оживили гироскоп программно. Не, не могу серьезно И ведь правильно совершенно говорит:
А потом скатывается на программизм. А тут мемс систему "оживляют" реальные, а не программные вибрации

У мемсов подшипники?
Вы случайно с магнитометрами их не попутали? Им катушечки как раз лепят. Но не затем. И не на все
Во-1 МЕМСы, это ДУСы, а не гироскопы. И скажу по секрету, сами собой почти не шумят. Ошибку позиционирования даёт ошибка интегрирования или квантования. Накопительная. Вторая по счёту ошибка - от температуры.
В моём комплексе используются в том числе и цифровые шумы: http://www.dikoy44.narod.ru/projects/UAV_berkuchi.htm И ведь летает и работает

Конечно, именно так вы можете сделать. Если оверсемплинг будет очень большой, если будете усреднять очень много выборок, можете получить и все 24 разряда, и даже больше. Именно благодаря тому, что в сигнале всегда есть шум. Достаточно того, что есть. Если же вдруг недостаточно (например, АЦП 4-битовый), то тогда необходима рандомизация. До АЦП.

Вот по этому я и не мог понять 2 страницы, для чего мне в принудительно форме пытаются насоветовать всовывание шумов на вход АЦП

Итак выводы (на основе опыта)!
1) AVR_ADC10 работает весьма стабильно и, если не делать явных глупостей, держит младшую
единицу даже при работе без усреднений.
2) Температурный коэффициент опорника (ATMEL умалчивает, разве что кто-то делал запрос - сообщите!),
видимо близок к 10 битам при уходе температуры на 20-30 градусов - тыкание паяльником показывает
даже удивительную стабильность!
3) А вот заводская точность опорника как по DS = +/-10%, так и в жизни! Калибровать нужно каждый прибор!
За 10 центов (TL431XX, в т.ч. sot23) можно получить 1% или даже 0,5%(?).
10) Добавлять шум программно бессмысленно - кроме своего шума он ничего в измерения не добавит!

1-3: спасибо за опыт! В общем то претензий к АЦП АВР тоже небыло, но я никогда его точностью особо и не заморачивался.
Я тоже подумал о ТЛ431 кстати Как раз по точности к 10 битам подходит. Просто REF192 у меня лежат 3 штуки в выцветшем чиподиповском пакетике образца 2006 года... Разведу на плате обе. Первые партии выпущу с рефом, для затравки, а потом тл буду ставить.
10. Нифига. Для ФСС или усреднения конечно не добавит. Но тому же калману впаять шум по каналу наблюдения очень полезно. Можете сами поиграться в матлабе. И таких фильтров много. В данной ветке возникло недопонимание. Я думал мне советуют как-раз подобный фильтр.


Кстати, чтобы заставить 431 выдавать свои 2.495В используется ведь эта схема?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Microwatt]

Кстати, чтобы заставить 431 выдавать свои 2.495В используется ведь эта схема?

УгУ!