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.

[oran-be]

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.

Я же образно) описал принцип работы АЦП на разряде емкости. АЦП такого типа уже само по себе представляет собой УВХ - для начала преобразования необходимо зарядить основную емкость до напряжения входа. После чего вход отключается и автомат начинает эту емкость разряжать ступенями, подбирая напряжение. Поэтому, если на входе не будет изрядной емкости, то время, необходимое для старта преобразования, будет совсем не 1.5 такта, а немного побольше). Т.е. Емкость, которая висит после мультиплексора, с которой берется заряд в емкость АЦП должна быть больше, чем в 2*2^10 больше емкости АЦП, дабы при старте АЦП не появилось ошибки более, чем 0.5 МЗР.

[ILYAUL]

[attachment=40182:ADC.pdf]

...АЦП такого типа уже само по себе представляет собой УВХ - для начала преобразования необходимо зарядить основную емкость до напряжения входа. После чего вход отключается и автомат начинает эту емкость разряжать ступенями, подбирая напряжение...

Вы мягко говоря , заблуждаетесь. На фото блок схема типичного АЦП AVR.В начальный момент времени на конденсатор выборки хранения , через ключ S подаётся входное напряжение с мультиплексора. Конденсатор заряжается . Ключ размыкается и конденсатор остается заряженным всё время преобразования. Метод преобразования таких АЦП заключается в следующем.
Сначала на ЦАП подается код равный половине диапазона измерения ( 10 0000 0000) , если значение напряжение на конденсаторе больше значения выработанного ЦАП , значение (1) остается в старшем разряде кода , нет сбрасывается в (0)
Затем присваивается 1 в предпоследний разряд кода для ЦАП (11 0000 0000 или 01 0000 0000, если значение меньше) и процедура повторяется, и так далее до МЗР

Сообщение отредактировал ILYAUL - Jan 23 2010, 20:31

[oran-be]

Откуда схемка, можно поинтересоваться?
потому что, глядя на эту схему, возникают ассоциации с Хоровицем и Хиллом, откуда взяли с картинку и слегка ее модифицировали, чтобы она не противоречила Атмелевскому даташиту.
А вообще я для работы с Атмелевским АЦП я пользовался Микрочиповским даташитом (не на АВРы, ес-но )), где АЦП и, в частности эти приколы с переключением каналов расписаны достаточно подробно. Правда, есть много формул - кому то понравится, кому то нет ) Результатом явилось то, что АЦП в АВР заработал на свои заявленные 10 разрядов а, если затормозить рекурсивником, то и больше.)

[rx3apf]

Результатом явилось то, что АЦП в АВР заработал на свои заявленные 10 разрядов а, если затормозить рекурсивником, то и больше.)

Ну, лично у меня проблем с 10 битами от AVRовского ADC пока вроде не возникало. А вот на счет увеличения разрядности - в самом деле интересно. Я встречал разные решения, но всегда интересно узнать что-то новое (тем более мне это сейчас актуально, а то, что я использую, особых восторгов не вызывает) - посему интересно бы узнать подробности. Если это не коммерческая тайна, разумеется...

[oran-be]

...

К вышеуказанному даташиту могу добавить, что в реальных сигналах на входе АЦП так или иначе присутствует шум, благодаря которому можно вполне спокойно подымать разрядность АЦП без дополнительной модуляции. Фильтровать, конечно придется немного подольше... Но для серьезных девайсов лучше такое не пользовать, потому что общеизвестно, что если пулю отливать не из свинца, то с поражением цели будут однозначные проблемы))))