AVR и дифф сигналы, как правильно измерить? Опции

[ivainc1789]

Собрал простую схемку и измерил мультиметром VC9808+ разность ADC4-ADC3=-7mV. Далее попробовал измерить разность напряжений делителей двумя способами: измерить сигналы как single ended и differential с внутренним усилителем с Ку=1. Первый способ стабильно дает правильный результат в 7 милливольт (по модулю). А со вторым проблемы, АЦП возвращает чаще всего 0x3FF, что "в переводе с биполярного режима" равно -1. Получить -7 никак не удается даже произведя 10 измерений и взяв среднее. Где может быть ошибка?

Код

unsigned int AdcResult;

__C_task void main (void) {
  unsigned char i;
  unsigned long AdcSumma=0;
  unsigned int tmp1;  
  ADCSRA = BIN(10010110); // 125kHz,Fosc=8MHz
  ADCSRB = BIN(10000000); // bipolar mode
  DIDR0 = BIN(11111111);  // digital inputs disable
  DIDR1 = BIN(11110000);  
  ADMUX = BIN(10010011);  // (ADC4-ADC3)*1
  Delay(500*ms);// wait for ADC stable
  for(i=0;i<10;i++){// get 10 conversions
    SETBIT(ADCSRA,ADSC);while(CHKBIT(ADCSRA,ADSC));
    AdcSumma += ADC;
  }
  AdcResult = AdcSumma/10;
  
  while(1);
}

[ivainc1789]

Код модифицировал так:

Код

signed int AdcResult;
__C_task void main (void) {
  unsigned char i;
  signed long AdcSumma=0;
  signed int tmp1;  
  ADCSRA = BIN(10010110); // 125kHz,Fosc=8MHz
  ADCSRB = BIN(10000000); // bipolar mode
  DIDR0 = BIN(11111111);  // digital inputs disable
  DIDR1 = BIN(11110000);  
  ADMUX = BIN(10010011);  // (ADC4-ADC3)*1
  Delay(500*ms);// wait for ADC stable
  for(i=0;i<10;i++){// get 10 conversions
    SETBIT(ADCSRA,ADSC);while(CHKBIT(ADCSRA,ADSC));
    tmp1 = ADC;
    if (CHKBIT(tmp1,9))tmp1|= 0xFC00;
    AdcSumma += tmp1;
  }
  AdcResult = AdcSumma/10;  
  while(1);
}

Результаты измерений в целом:
(ADC3-ADC3)*20=ADCe=+3;
(ADC4-ADC3)*1=-1;
Смотрел через EEPROM все 10 значений как unsigned int - там большинство результатов 0x3FF, реже 0x000. Округление конечного результата при делении на 10 дает существенную ошибку. Если смотреть на формулу Result = 2*(ADC4-ADC3) - ADCe/10.0 то искомого результата (-3) чуть-чуть не получается... Если следовать общей формуле биполярного режима ADC = (ADC4-ADC3)*512*GAIN/Vref, то уверенно должно возвращаться (-3.2). Вижу необходимость переходить к float. Верно ли?

[=GM=]

Код

signed int AdcResult;
. . . . .
  for(i=0;i<10;i++)
  {
   SETBIT(ADCSRA,ADSC);while(CHKBIT(ADCSRA,ADSC));
   tmp1 = ADC;
   if (CHKBIT(tmp1,9)) tmp1|=0xFC00;
   AdcSumma += tmp1;
  }
  AdcResult = AdcSumma/10;  
  while(1);
}

Оператор if(CHKBIT(tmp1,9)) tmp1|=0xFC00; здесь использовать нельзя, уберите.
Понятно и ёжику, что для усреднения надо сложить 10 результатов измерений, неважно положительные они или отрицательные, и поделить на 10, а вы вдруг хотите сделать все слагаемые положительными. С какого припрыгу?

Смотрел через EEPROM все 10 значений как unsigned int - там большинство результатов 0x3FF, реже 0x000

Ничего не понимаю. Если у вас -7 мВ на входе, то код должен быть равен -3 или 0хFFFD.

Вижу необходимость переходить к float. Верно ли?

А что это вам даст? Сначала получите reasonable значения в целых числах.

Вообще, для получения хорошей точности надо бы слабые диффсигналы мерять с Ку=20 или даже Ку=32, потом поделить на 20 или 32, заодно учесть смещение. А смещение, кстати, лучше мерять непосредственно перед измерением диффсигнала.

[ivainc1789]

Оператор if(CHKBIT(tmp1,9)) tmp1|=0xFC00; здесь использовать нельзя, уберите.
а вы вдруг хотите сделать все слагаемые положительными. С какого припрыгу?

Данная операция является попыткой перейти от знакового 10 р. значения ADC к обычному знаковому int путем размножения знака влево... Не ВСЕ слагаемые делаются положительными, как вы говорите, а только 10р. отрицательные становятся 16р. отрицательными...

Ничего не понимаю. Если у вас -7 мВ на входе, то код должен быть равен -3 или 0хFFFD.

В том то и дело, что результат получен (-1=0xFFFF) и то, если принять меры к обеспечению округления не отбрасыванием остатка а до ближайшего целого, т. к. в выборке из 10-ти значений ВСЕГДА присутствует один 0x0000, остальные 0xFFFF. Отчего такая ошибка сказать затруднительно, особенно на фоне вполне корректного измерения single ended.

А что это вам даст? Сначала получите reasonable значения в целых числах.

Согласен. Только вот вариантов источника ошибки больше не видится. АЦП работает на корректной частоте, настройки вроде все верные, меняем только значение ADMUX. Single ended результат подтверждает показания мультиметра, что доказывает исправность входных цепей....

А смещение, кстати, лучше мерять непосредственно перед измерением диффсигнала.

Согласен, но помимо смещения есть еще погрешность резисторов в делителях. Например, у меня в зарядном устройстве измеряется сигнал на токоизмерительном резисторе, делители подключены к нему. Для учета этой ошибки нужно подать одинаковое напряжение на сами делители, и это требует "откл" тока токоизмерительного резистора, а это может быть недопустимо. Поэтому такая ошибка измеряется только на старте программы один раз...

[=GM=]

Согласен, но помимо смещения есть еще погрешность резисторов в делителях. Например, у меня в зарядном устройстве измеряется сигнал на токоизмерительном резисторе, делители подключены к нему. Для учета этой ошибки нужно подать одинаковое напряжение на сами делители, и это требует "откл" тока токоизмерительного резистора, а это может быть недопустимо. Поэтому такая ошибка измеряется только на старте программы один раз...

Погрешность резисторов это отдельная песня, не надо бежать впереди паровоза. Начинать надо с ошибки смещения. Для её учёта при измерении диффсигналов надо измерить смещение, выбрав один и тот же канал, и непосредственно после этого измерить диффсигнал, затем вычесть смещение из полученного значения. Вообще, снимите график зависимости кода АЦП от диффсигнала, и всё увидите.