Точность АЦП Меги48 при переключении каналов Опции

[Burner]

Кто знает - если АЦП работает примерно при 60 ksps, как рекомендует даташит, но им все время меряют по очереди 3 или 4 канала - он сохраняет свою 10-битную точность? И сколько тактов при этом уходит на каждое измерение?

[Александр Куличо...]

И о каких мат рассчетах идет речь, если Атмели не кладут формулы для рассчетов, а схема очень условная (резистор 1-100 ком).

Тем не менее, для меня не составляет труда оценить разность напряжений, до которых зарядится конденсатор с "неслабой емкостью" 14pF за время выборки 1,5такта АЦП через резистор 1...100кОм от источников сигналов с выходными сопротивлениеми 1 и 10 кОм.

Вы попробуйте подать на АЦП переменные сигналы или разные постоянные через 100 ком резисторы на входы и померить , переключая каналы - будет весело)))

ТО есть, Вы предлагаете повысить выходное сопротивление источника на 100 кОм и мерить? Тогда неудивительно, почему у Вас получились такие результаты.

Отсюда и неслабая емкость на выходе мультиплексора - она должна быть неизмеримо больше входной емкости АЦП.

Хоть убейте, не пойму, зачем там большая емкость? Зачем она там вообще нужна? Мультиплексор - это обычный ключ. Возможно, он и есть частью УВХ. Открылся - зарядил конденсатор УВХ - и отключился. И до конца преобразования не изменяет своего состояния. Перед ним не стоит задача одновременной выборки со всех каналов с последующем последовательным (во времени) преобразовании кождого канала.
Есть УВХ подключенное к одному входу компаратора. Есть ЦАП подключенный к другому входу. На чем зделан ЦАП - абсолютно все равно. хоть на резисторах, хоть на конденсаторах, хоть на лампах. От принципа его построения не зависит, сколько емкости должно быть на УВХ.

P.S. Чтобы не быть голословным, приведу оценочный расчет, которым я пользовался. Хотя здесь "расчет" звучит громко.
Допустим, мы переключаемся с канала, на котором 0В, на канал с напряжением U = 1024МЗР.
Модуль свободной составляющей напряжения при заряде конденсатора равен uc(t) = U*exp(-t/T).
Физически, он выражает значение недозаряда конденсатора до напряжения U за время t.
T = RC - постоянная времени. С = 14пФ, R = (1...100 кОм + Rвых). Rвых - выходное сопротивление источника сигнала.
Для худшего случая примем R = 100кОм + Rвых
При частоте выборок 10 кГц частота АЦП составляет 130 кГц. Время захвата и выборки по даташиту составляет 1,5 или 2 такта АЦП, т.е. 11,5 или 15,4мкс
Я расчеты проводил при времени выборки 1,5 такта, т.е. t = 11.5мкс. Далее сплошная математика.

В таблице ниже результаты для источников c выходными сопротивлениями 1, 10 и 100кОм. Как видно, разница между 1 и 10 кОмами - 0,3МЗР.
Если подавать разные постоянные сигналы через 100 ком резисторы на входы, то уже в теории мы должны получить разность 16,6 МЗР.
Повторюсь расчет оценочный.

Код

Rвых,     T,        t/T      exp(-t/T)  1024*exp(-t/T)
кОм       1/с                             МЗР
1       707 214     8.16     0,000286     0,292
10      649 351     7.49     0,000557     0,571
100     357 143     4.12     0,01623     16,6

P.P.S. Появится немного свободного времени на работе - соберу схему, проверю на "живом" камне.

[Serj78]

Хоть убейте, не пойму, зачем там большая емкость? Зачем она там вообще нужна? Мультиплексор - это обычный ключ. Возможно, он и есть частью УВХ. Открылся - зарядил конденсатор УВХ - и отключился. И до конца преобразования не изменяет своего состояния. Перед ним не стоит задача одновременной выборки со всех каналов с последующем последовательным (во времени) преобразовании кождого канала.
Есть УВХ подключенное к одному входу компаратора. Есть ЦАП подключенный к другому входу. На чем зделан ЦАП - абсолютно все равно. хоть на резисторах, хоть на конденсаторах, хоть на лампах. От принципа его построения не зависит, сколько емкости должно быть на УВХ.

Александр- все гораздо проще- УВХ НЕТ ВООБЩЕ!!! это просто для лучшего понимания он нарисован
Ацп построен именно так, как сказаз oran-be. Он измеряет фактически не напряжение, а ЗАРЯД своей емкости. то есть это преобразователь заряд-код. И чем точнее (фактически- чем дольше от источника напряжения) эту емкость вы зарядите, тем точнее будет результат.

[Qwertty]

Александр- все гораздо проще- УВХ НЕТ ВООБЩЕ!!!

Где почитать про такие интересные АЦП последовательного приближения без УВХ?
Потому что tlc549 например - АЦП на переключаемых конденсаторах, однако УВХ в нем имеется, даже эквивалентные входные схемы в режиме samle и в режиме hold приведены. Емкость в УВХ 60pF. Собственно должно быть без разницы на каком принципе основано дальнейшее преобразование. Важно за время samle успеть зарядить емкость в УВХ (которой в м48 нет???) до входного напряжения.

[Serj78]

Где почитать про такие интересные АЦП последовательного приближения без УВХ?

Есть книжка про основы и принципы построения DSP у AD. Автор кажется Уолт Кестер. Там описаны разнообразные типы ацп. С точки зрения физики работы все именно так происходит как вы описали.- надо успеть зарядить емкость за определенное время с заданной точностью. Далее входное напряжение отключается и происходит преобразование.

[Qwertty]

надо успеть зарядить емкость за определенное время с заданной точностью. Далее входное напряжение отключается и происходит преобразование.

Это в тех, где УВХ все же есть. А что заряжать там, где конденсатора нет?
Собственно весь сыр-бор в ветке из за того, что конденсатор и ключ на эквивалентной схеме АЦП от атмел отсутствуют. И тут же предположения о том, что АЦП на переключающихся конденсаторах, что конденсаторов ( кроме тех что в АЦП) два - один неотключаемый на выходе мультиплексора и другой в АЦП. Или их вообще нет. И что первый, если все же есть, в 2000 раз больше второго. Вообще все это сильно смахивает на бред. Потому как DAC и компаратор на схеме все же есть. А на схеме tlc549, который как раз на конденсаторах, ЦАП отсутствует. Так что ИМХО АЦП в мегах классическое последовательного приближения, на резисторной матрице и никаких хитрых конденсаторов там нет. Кроме того, который в УВХ, но который забыли нарисовать в даташите.

На фото блок схема типичного АЦП AVR.

А в даташите схема несколько другая - нет ключа и конденсатора. Была бы такая и обсуждать было бы нечего.

[rx3apf]

Это в тех, где УВХ все же есть. А что заряжать там, где конденсатора нет?
Собственно весь сыр-бор в ветке из за того, что конденсатор и ключ на эквивалентной схеме АЦП от атмел отсутствуют.
.....
А в даташите схема несколько другая - нет ключа и конденсатора. Была бы такая и обсуждать было бы нечего.

Да куда же они делись ? Во всех даташитах на камни с ADC есть картинка "Analog input circuitry". И везде этот "s/h" конденсатор емкостью 14 pF, подключенный к половине питания...

[Qwertty]

Да куда же они делись ? Во всех даташитах на камни с ADC есть картинка "Analog input circuitry". И везде этот "s/h" конденсатор емкостью 14 pF, подключенный к половине питания...

Схема есть и в ней выход мультиплексора идет напрямую на компаратор. Вот такие атмел шутки шутит.
Для SAM7S схема АЦП еще лаконичнее, там емкости вообще не нашел.
Для LPC213x и схемы нет. Как говорится - нет человека нет и проблемы.
Подождем господина oran-be, у него трава забористей...

[rx3apf]

Схема есть и в ней выход мультиплексора идет напрямую на компаратор. Вот такие атмел шутки шутит.

Излишней информативностью даташиты от Atmel никогда не страдали. Однако этот узел расписан достаточно ясно. Не на большой блоксхеме, а на схеме входа.