АЦП Опции

[KIG]

Подскажите, пожалуйста, что измеряет АЦП: полное напряжение или его активную составляющую?

[xemul]

Подскажите, пожалуйста, что измеряет АЦП: полное напряжение или его активную составляющую?

Что Вы предлагаете понимать под полным напряжением и или его активной составляющей? Амплитудное и действующее значения напряжения какой-либо формы? АЦП в AVR не измеряет ни то, и ни другое.
Т.к. упомянутый модуль АЦП не имеет с своем составе устройства выборки-хранения (УВХ), то предполагается, что изменение измеряемого напряжения за время преобразования АЦП не превысит требуемой точности измерения (т.е. за время преобразования АЦП измеряемое напряжение можно считать постоянным).
Если Вас интересует амплитудное или пиковое значение напряжения:
1) или поставьте перед АЦП соответствующий (пиковый) детектор и измеряйте напряжение на его выходе
2) или оцифровывайте сигнал с частотой, достаточной для дальнейшей обработки результатов контроллером.
Вышесказанное справедливо и для измерения действующего значения, только в первом варианте измерения нужно использовать детектор действующего значения сигнала.

[KIG]

Подскажите, пожалуйста, что измеряет АЦП: полное напряжение или его активную составляющую?

Что Вы предлагаете понимать под полным напряжением и или его активной составляющей? Амплитудное и действующее значения напряжения какой-либо формы? АЦП в AVR не измеряет ни то, и ни другое.

Напряжение измеряю в сети с реактивными сопротивлениями. Под полным напряжением понимаю
U=a+jb, под его активной составляющей лишь слагаемое 'a'.

[xemul]

Еще раз приношу извинения за прогон с УВХ (из-за чего, похоже, сыр-бор и разгорелся). Спасибо Nanobyte и singlskv за дружеские пинки в нужном направлении. Добрался до картинки, где общо разрисован аналоговый вход. Не совсем понятно, от чего зависит разброс на 2 порядка (1..100 к) входного сопротивления УВХ в режиме выборки - в худшем случае на установление напряжения на Сувх=14 пФ с точностью 1% (8 разрядов) потребуется около 5 мкс. Ну и могу только предположить, что изменение напряжения на Сувх за время 11.5 тактов/50 кГц = 230 мкс не превысит 0.5 LSB АЦП (а при какой опоре?). Еще один занятный момент: при free running conversion на выборку остается только 1.5 такта.
С одной стороны вроде бы и есть что поисследовать, с другой - по паре-тройке контроллеров делать выводы бессмысленно, а перебирать 100-1000 - здоровья и времени не хватит.

И, если помните, тред был начат вопросом:

Подскажите, пожалуйста, что измеряет АЦП: полное напряжение или его активную составляющую?

с последующим уточнением:

Напряжение измеряю в сети с реактивными сопротивлениями. Под полным напряжением понимаю
U=a+jb, под его активной составляющей лишь слагаемое 'a'.

2 KIG: С тем, что измеряет АЦП, надеюсь, разобрались. Ну а для вычисления a и b Вам придется еще измерять и фазу сигнала относительно другого сигнала, который удобно считать опорой для измерения фазы.
Для более точного введения Вас в заблуждения огласите, плз, диапазон напряжений и частот измеряемого сигнала и требования по точности измерений.

[singlskv]

Не совсем понятно, от чего зависит разброс на 2 порядка (1..100 к) входного сопротивления УВХ в режиме выборки - в худшем случае на установление напряжения на Сувх=14 пФ с точностью 1% (8 разрядов) потребуется около 5 мкс.

Не в качестве спора, а только мое ИМХО:
5 мкс это же как раз 200KHz
кстати вот что еще на этот счет говорит даташит:
The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately
10 kΩ or less. If such a source is used, the sampling time will be negligible. If a source
with higher impedance is used, the sampling time will depend on how long time the
source needs to charge the S/H capacitor, with can vary widely.

Ну и могу только предположить, что изменение напряжения на Сувх за время 11.5 тактов/50 кГц = 230 мкс не превысит 0.5 LSB АЦП

ну дык вроде так они и должны рассчитываться

(а при какой опоре?).

при самой "неудобной"

Еще один занятный момент: при free running conversion на выборку остается только 1.5 такта.

нет (ИМХО), на выборку в любом режиме расходуется не более 1 такта ADC

при старте преобразования в течении 1 такта ADC происходит заряд
измерительного конденсатора
далее, пин отключается от измерительной схемы, и в это время
можно производить ЛЮБЫЕ манипуляции с этим пином до наступления
следующего преобразования
если после запуска преобразования прошло более 1 такта ADC
то можно производить смену канала
заряд измерительного конденсатора начнется ТОЛЬКО с началом нового
цикла преобразования

P.S. Готов выслушать конструктивную критику на мое ИМХО
по возможности без наездов, что я плохой инженер и плохо знаю английский ...

[xemul]

Не совсем понятно, от чего зависит разброс на 2 порядка (1..100 к) входного сопротивления УВХ в режиме выборки - в худшем случае на установление напряжения на Сувх=14 пФ с точностью 1% (8 разрядов) потребуется около 5 мкс.

Не в качестве спора, а только мое ИМХО:
5 мкс это же как раз 200KHz

Я вчера время установления среднепотолочно прикинул в уме, сегодня не поленился посчитать: с точностью 1% (8 разрядов) - 6.4 мкс, с точностью 0.1% (10 разрядов) - 9.7 мкс. Это для RC-цепочки 100 кОм и 14 пФ.

кстати вот что еще на этот счет говорит даташит:
The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately
10 kΩ or less. If such a source is used, the sampling time will be negligible. If a source
with higher impedance is used, the sampling time will depend on how long time the
source needs to charge the S/H capacitor, with can vary widely.

Я это читал и поверил бы на слово, если бы через четыре строчки не была приведена картинка аналогового входа АЦП. На ней неименованный резистор 1..100 кОм по моему хо может быть только входным сопротивлением УВХ в режиме выборки, с чем и связаны мои непонятки.
Скорее всего это сопротивление в первую очередь зависит от напряжения питания АЦП, и 100 кОм соответствуют питанию 1.8 В, но я не нашел в даташитах вообще ни слова про зависимость какой-либо характеристики АЦП от напряжения питания. По точности - только достаточно смешные данные по загадочной величине "Absolute accuracy" ("Absolute inaccuracy" будет ближе по смыслу, но не более понятно).

Ну и могу только предположить, что изменение напряжения на Сувх за время 11.5 тактов/50 кГц = 230 мкс не превысит 0.5 LSB АЦП

ну дык вроде так они и должны рассчитываться

Должны-то должны...

(а при какой опоре?).

при самой "неудобной"

При Vref = 5 В, Сувх = 14 пФ, времени хранения 230 мкс допустимый ток утечки Сувх составляет 1.5Е-10 А. Не слишком напряжное значение при +25 С, достаточно напряжное при +85 С. Могу только в очередной раз кивнуть в сторону "обилия" информации в даташитах - почему бы не указать не только минимальную рекомендованную частоту тактирования АЦП, но и гарантированное время хранения УВХ да с зависимостью от напряжения питания и температуры?
Кста, в даташите на mega48/... Automotive данные по АЦП почти такие же и также "не зависят" от температуры - типа, +125 этим контроллерам и не температура вовсе.
Сейчас поискал даташиты на AVR'ки без "Preliminary Data" в разделе "ADC Characteristics", сравнил с "Preliminary Data" - обилие данных не изменилось. По-видимому, инженеры Атмел считают, что приводимых характеристик более чем достаточно.

Еще один занятный момент: при free running conversion на выборку остается только 1.5 такта.

нет (ИМХО), на выборку в любом режиме расходуется не более 1 такта ADC

при старте преобразования в течении 1 такта ADC происходит заряд
измерительного конденсатора
далее, пин отключается от измерительной схемы, и в это время
можно производить ЛЮБЫЕ манипуляции с этим пином до наступления
следующего преобразования
если после запуска преобразования прошло более 1 такта ADC
то можно производить смену канала
заряд измерительного конденсатора начнется ТОЛЬКО с началом нового
цикла преобразования

На картинках "ADC Timing Diagram,..." обновление ADMUX происходит по первому перепаду 0/1 тактирования АЦП после ADSC=1, а УВХ переключается в режим хранения через 1.5 такта.

Нигде не сказано, когда УВХ переключается в режим выборки (по окончании предыдущего преобразования или только при запуске следующего). Это не так важно, но может представлять интерес при низком питании, если верны мои домыслы насчет зависимости входного сопротивления УВХ (и, соответственно, времени установления) от напряжения питания АЦП.

У меня только сейчас сложилось представление о возможной логике работы ADMUX и его временного регистра: имхо,
1) временный регистр прозрачен при записи в ADMUX за исключением тактов 2..13 преобразования АЦП;
2) во 2..13 тактах запись выполняется только во временный регистр, обновление ADMUX происходит при следующем запуске по первому 0/1 такта АЦП.
Вроде бы логично, но напрямую из даташита не следует.

[Stanislav]

Я вчера время установления среднепотолочно прикинул в уме, сегодня не поленился посчитать: с точностью 1% (8 разрядов) - 6.4 мкс, с точностью 0.1% (10 разрядов) - 9.7 мкс. Это для RC-цепочки 100 кОм и 14 пФ.

Это верно.

...Нигде не сказано, когда УВХ переключается в режим выборки (по окончании предыдущего преобразования или только при запуске следующего). Это не так важно, но может представлять интерес при низком питании, если верны мои домыслы насчет зависимости входного сопротивления УВХ (и, соответственно, времени установления) от напряжения питания АЦП...

А это не совсем.
Беда в том (и это нарисовано на диаграммах), что момент переключения входного мультиплексора отстоит от момента захвата УВХ только на 1,5 такта, время выборки также определяется полутора тактами. И это время для обеспечения малого "пролезания" между каналами должно быть не менее рассчитанных Вами ~10мкс (из чего вычисляем макс.частоту клока - 150 кГц). Потому, что для АЦП наиболее неприятен в смысле точности именно режим, когда происходит переключение между каналами с большой разницей в напряжениях.
Если используется только один канал - частота входного сигнала может быть достаточно большой - дестки и даже сотни кГц (undersampling). Здесь будет важна именно полоса пропускания УВХ по входу (для худшего случая - около 100 кГц), а также его апертурная неопределённость (джиттер времени выборки).
Эти два случая не стоит путать...