ATtiny25 - АЦП в биполярном режиме. Опции

[kv_addr]

Для измерения втекающего/вытекающего тока была выбрана схема согласно вложенного файла. Rш - измерительный шунт, R и C - интегрирующее звено с частотой среза < 4 кГц.
Был выбран дифференциальный канал (MUX3...0 = 0111) с предусилением 20x в биполярном режиме (BIN = 1). Опорное напряжение Vref = 1,1В.

Согласно Атмелу ни на прямом, ни на инверсном входах напряжение не должно быть ниже Vgnd. Т.е., при измерении двунаправленного тока оба входа должны бы иметь определенную подтяжку относительно земли, чтобы ни при каких условиях не возникало ситуации, когда на одном из них появляется отрицательное напряжение относительно земли.

В моем случае это несколько неудобно. Наиболее подходящим для схемотехники был бы вариант, когда один из концов шунта сидит на земле. Конечно, можно было бы в разрыв между инверсным входом и землей вставить резистор с сопротивлением R и оба входа подтянуть к питанию дополнительными резисторами, чтобы обеспечить достаточное смещение (при Vref = 1,1В это >55мВ), но по определенным соображениям этого делать бы не хотелось.

Но так ли обязательна подтяжка? Для моего случая в контроллере перед АЦП стоит дифференциальный предусилитель на 20x. Многие операционники и дифференциальные усилители с однополярным питанием вполне неплохо себя чувствуют при небольших отрицательных напряжениях на их входах. В моем случае это напряжение не будет превосходить -55мВ.

Специально провел эксперимент, выбрав опорное в 2,56В, т.е. дифференциальное напряжение доходит до +/- 128мВ на весь диапазон. Проверил линейность АЦП при помощи В7-40. В обе стороны она в пределах нормы. Симметрия соблюдалась не смотря на то, что для отрицательных напряжений на прямом входе был минус относительно земли. Если АЦП ведет себя вполне адекватно при минус 128мВ, то при минус 55мВ (для моего случая) - должен бы тем более.

Все же хотелось бы узнать на сей счет соображения других участников форума.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[GDI]

Огласили бы эти истинные причины, интересно же.

[kv_addr]

Огласили бы эти истинные причины, интересно же.

Хорошо, очень кратко.

1) При коммутации аналоговых цепей внутри контроллера переходные процессы устаканиваются за определенное время (по экспериментальной оценке вплоть до 50...100 мкс), поэтому после включения АЦП, переключения опоры, переключения каналов нужно дать временную задержку перед стартом измерения. В противном случае результат будет искажен. Из-за отсутствия подробного описания атмеловского АЦП и предусилителя, сложно точно оценить время устаканивания, поэтому задержку лучше брать с запасом.

2) Поскольку никогда прежде не использовал спячку в режиме Noise Reduction Mode во время измерений и вообще режим сна при включенном АЦП, не сталкивался с тем фактом, что при включенном АЦП сама команда sleep запускает цикл измерений. В дейташите это очень вскользь упомянуто (как пишутся дейташиты, это еще та история, в свое время бытовало выражение - инструкции пишутся для тех, кто их уже досконально знает). Естественно, если разрешено прерывание по концу цикла измерения, контроллер просыпается по нему, а не по тому прерыванию, на пробуждение от которого было расчитано.
Выхода два - либо перед спячкой с пробуждением по таймеру (как в моем случае) выключать АЦП, либо запрещать от него прерывание, а после спячки снова включать АЦП, либо разрешать прерывание, соответственно. Первое лучше с точки зрения уменьшения энергопотребления, но нужно давать дополнительную задержку, второе позволяет стартовать АЦП без задержки. Тут уж есть выбор, что важнее.

PS: В конце предыдущего сообщения вынес благодарность самому себе.

PPS: Хотя есть указание в документации, что ни на прямом, ни на инверсном входе напряжение не должно опускаться ниже уровня GND, все же при измерении с предусилением в реале можно давать небольшой минус на вход. Когда отрицательное напряжение на входе находится на начальном участке ВАХ входного защитного диода, т.е. он еще сколь-либо заметно не открыт, предусилитель ведет себя вполне пристойно и не ухудшает линейность АЦП. По крайней мере при минус 128 мВ ничего неприличного не наблюдалось, а уж для минус 55 мВ - тем паче. Проверялось на нескольких образцах ATtiny25, 45, 261, 461 с одновременным контролем по В7-40.

[stells]

1) При коммутации аналоговых цепей внутри контроллера переходные процессы устаканиваются за определенное время (по экспериментальной оценке вплоть до 50...100 мкс), поэтому после включения АЦП, переключения опоры, переключения каналов нужно дать временную задержку перед стартом измерения. В противном случае результат будет искажен. Из-за отсутствия подробного описания атмеловского АЦП и предусилителя, сложно точно оценить время устаканивания, поэтому задержку лучше брать с запасом.

в книжке Евстифеева написано: "...при смене канала с дифференциальным входом первое измерение следует производить не ранее, чем через 125мкс после выборки канала. Указанное время требуется для установления значения коэффициента усиления предусилителя..."