Измерение напряжения питания Опции

[amaora]

Измеряю напряжение питания с помощью делителя и повторителя на ОУ.



Но вот задумался и пошел читать ДШ, а там написано вот это.

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Input Voltage VSS − 0.3 V to VDD + 0.3 V

То есть на вход ОУ нельзя подавать ничего выше питания + 0.3в. Но у меня в момент включения не будет питания на ОУ, пройдет немало времени на стабилизацию процессов в преобразователях питания которые делают из входного напряжения 5в а затем 3.3.

Вопрос как избежать возможных проблем? То есть обеспечить допустимые предельные напряжения на входах ОУ?
Спасибо.

[amaora]

Ну вот допустим уменьшим номиналы делителя в 10 раз. Постоянная времени заряда входной емкости АЦП ~ 47k * 4пФ = 188 нс. Минимальное время сэмплирования при таковой частоте АЦП 21МГц ~ 3 такта = 142 нс. Мне надо будет увеличить это время до 15 тактов (следующее возможное значение), то есть до 714 нс. В итоге все требуемые измерения займут в 2 раза больше времени. Этого не хочется, потому как это ведет к ухудшению других характеристик, нужно резервировать большее время на измерения.

[@Ark]

Ну вот допустим уменьшим номиналы делителя в 10 раз. Постоянная времени заряда входной емкости АЦП ~ 47k * 4пФ = 188 нс. Минимальное время сэмплирования при таковой частоте АЦП 21МГц ~ 3 такта = 142 нс. Мне надо будет увеличить это время до 15 тактов (следующее возможное значение), то есть до 714 нс. В итоге все требуемые измерения займут в 2 раза больше времени. Этого не хочется, потому как это ведет к ухудшению других характеристик, нужно резервировать большее время на измерения.

Вы уверены насчет "времени сэмплирования"?
К сожалению, я не спец. по STM, но рекомендую вам разобраться в этом вопросе, изучив даташит.
Подключение буферного конденсатора АЦП ко входу, обычно, происходит, когда вы выбираете (назначаете) этот вход для АЦП.
А его отключение от входа происходит, когда запускается процесс АЦП преобразования.
Время между этими событиями - и есть "время сэмплирования".
А совсем не то, что вы написали, по моему мнению...

[amaora]

Да, это время, почему сомневаетесь? Оно настраивается в STM.

Bits 31: 27 Reserved, must be kept at reset value.
Bits 26:0 SMPx[2:0]: Channel x sampling time selection
These bits are written by software to select the sampling time individually for each channel.
During sampling cycles, the channel selection bits must remain unchanged.
Note: 000: 3 cycles
001: 15 cycles
010: 28 cycles
011: 56 cycles
100: 84 cycles
101: 112 cycles
110: 144 cycles
111: 480 cycles

[@Ark]

Да, это время, почему сомневаетесь? Оно настраивается в STM.

Это не совсем так.
Как я понял, это время паузы между пуском АЦП и отключением буферного конденсатора от входа.
То есть, это минимальное гарантированное "время сэмплирования". Вам ничего не стоит его увеличить до нужного,
сделав дополнительную паузу между переключением АЦП на нужный вход и пуском процесса АЦП.
Если вход АЦП не переключать, то время сэмплирования будет равно периоду измерений (10мкс) минус время для АЦП-преобразования.
То есть время, когда буферный конденсатор отключен от входа. И больше вы уже не сделаете...

[amaora]

Это не совсем так.
Как я понял, это время паузы между пуском АЦП и отключением буферного конденсатора от входа.
То есть, это минимальное гарантированное "время сэмплирования". Вам ничего не стоит его увеличить до нужного,
сделав дополнительную паузу между переключением АЦП на нужный вход и пуском процесса АЦП.
Если вход АЦП не переключать, то время сэмплирования будет равно периоду измерений (10мкс) минус время для АЦП-преобразования.
То есть время, когда буферный конденсатор отключен от входа. И больше вы уже не сделаете...

Нет, если посмотреть формы сигнала на входе АЦП то можно даже заметить небольшие выбросы в моменты сэмплирования. Конденсатор подключается именно на короткое время. А еще нужно делать несколько выборок последовательно. А еще мне не нужно среднее значение за предыдущий период, а нужно мгновенное значение с наименьшей задержкой. Хотя последнее больше относиться к измерениям тока, напряжение так быстро не изменяется.

Но и это еще не всё. Если речь идет о высокой точности, то надо вспомнить и о пульсации источника, помехах и переходных процессах от бросков тока... Смотрите на переходные характеристики источников питания, их пульсации на ВЧ и на 100Гц. Потом моделируйте цифровой фильтр, учитывайте требуемый ресурс на вычисления... Потому как все эти вещи придется фильтровать программно... А еще если АЦП поразрядного уравновешивания, то они сильно не любят, когда напряжение меняется в процессе сэмплирования. Поэтому проверьте, у них внутри должен быть узел "выборки-хранения"....

Тема была про то как обеспечить допустимые напряжения на входах ОУ при начальной подаче питания. А не про точности.

1) Формула есть в техописании.В нее, кроме выходного сопротивления источника и времени выборки, входит еще и требуемая точность (количество значащих разрядов). Вы уверены, что вам надо измерять напряжение питания с 12-битной точностью?

2) По поводу превышения напряжения питания при выключенном питании схемы: пока питания нет - выходной ток делителя будет через защитные диоды ОУ сливаться на питание и приподнимать его. Тут важно не превысить максимально допустимый ток через защитные диоды.

1) Снижать разрешение чтобы выиграть ~95 нс времени преобразования? Шум получается на 3-5 единиц, а точность больше от резисторов и опоры будет зависеть, 1% допустимо.

2) В ДШ нигде ничего не сказано про эти защитные диоды, что они есть и какой ток допустимый.

Это уже вполне себе высокочастотный сигнал, а никакое не "напряжение питания". Для такой полосы нужен специальный усилитель мощности типа "драйвер АЦП".

ОУ я выбрал какой попался, некогда было глубоко копать каталоги, планировал позже найти более дешевый. Сигнал используется в контурах управления, и поэтому получается такая частота выборок. Как искать подходящий с учетом проблем при подаче питания? Если такие подходящие существуют.


Так и придется какой-то ключ ставить перед делителем управляемый напряжением питания ОУ.

[@Ark]

Нет, если посмотреть формы сигнала на входе АЦП то можно даже заметить небольшие выбросы в моменты сэмплирования. Конденсатор подключается именно на короткое время. А еще нужно делать несколько выборок последовательно. А еще мне не нужно среднее значение за предыдущий период, а нужно мгновенное значение с наименьшей задержкой. Хотя последнее больше относиться к измерениям тока, напряжение так быстро не изменяется.

А по моим данным, он не подключается, а отключается на короткое время - на время АЦП-преобразования. А те выбросы, которые вы видите - результат его подключения после этой паузы. И измеряете вы ни какое не среднее, а мгновенное значение на буферном конденсаторе - в момент его отключения от внешнего входа.

Сообщение отредактировал @Ark - Mar 18 2018, 16:56

[Сергей Борщ]

А по моим данным, он не подключается, а отключается на короткое время - на время АЦП-преобразования.

"Ваши данные" - это одна бабка сказала? Потому как производитель утверждает обратное:

The ADC samples the input voltage for a number of ADCCLK cycles that can be modified using the SMP[2:0] bits in the ADC_SMPR1 and ADC_SMPR2 registers. Each channel can be sampled with a different sampling time.

А в остальное время конденсатор к какому из каналов подключен, ваши данные не уточняют?