Добрый день.

Если кратко, то имеется проблема связанная с шумом внутреннего источника опорного напряжения контроллеров ATMega32L, ATMega32. Проблема связана именно с разбросом характеристик конкретной приобретенной партии контроллеров. Если кто сталкивался, поделитесь наблюдениями, выявлена ли какая-либо закономерность, например, с датой производства, партией, заводом???


Если подробно, то читайте ниже.
Прикладываю русскоязычный вариан текста письма, направленного в службу тех. поддержки головного офиса Atmel Corp.

Мы разрабатываем долгосрочный проект.
Разработка началась на микроконтроллере ATmega323 с использованием встроенного АЦП c одним обычным каналом, одним дифференциальным каналом с программируемым усилением на 10 и с применением встроенного источника опорного напряжения 2,56 В.
Далее программное обеспечение без проблем было перенесено на микроконтроллер ATmega32, а впоследствии и на ATmega32L.
Были попытки применения микроконтроллера ATmega32A, но проявился высокий шум преобразования АЦП.
Вернулись на ATmega32L. Все без проблем работало.
Но недавно была произведена новая закупка контроллеров ATmega32L. И мы вновь столкнулись с проблемой шума.
Имеем старый контроллер с маркировкой:
- сверху ATmega32L 8AU 1019D
- снизу 0F4369 1TAIWAN-K 1019 e3
с которым все по прежнему работает.
И новый контроллер с маркировкой:
- сверху ATmega32L 8AU 1125D
- снизу H6N077 354V21 6TAIWAN-K 1125 e3
с которым наблюдается высокий шум преобразования АЦП.
На неподключенном выводе AREF при помощи осциллографа было измерено напряжение опоры. На старом контроллере уровень шума составляет 13 мВ, а на новом 632 мВ.
Напряжение опоры можно сделать более стабильным путем подключения конденсатора между выводами AREF и AGND.
При подключении конденсатора 0,01 мкФ уровень шума понижается с 632 мВ до 24 мВ. Но этого не достаточно.
Подскажите в чем разница между двумя микроконтроллерами ATmega32L? Как можно еще больше понизить шум внутреннего источника опорного напряжения.

Получил содержательнейший ответ, из которого львиная доля информации это благодарности за обращение в службу с надеждами на дальнейшее сотрудничество. А суть сводится к тому, что контроллеры идентичны, типа курите даташит на стр. такой-то, рисунок такой-то.

В общем обращение в Атмел ничего не дало.
При общении с нашим отечественным официальным дистрибьютером выяснилось, что были жалобы подобного характера на ATMega32A, но там понятно, другая технология изготовления, могло что-то вылезти боком. Те ребята проблему не победили, ушли на другой контроллер. Наша техподдержка, услышав, что эти же проблемы есть на 32L развела руками, предположила, что, видимо, стали все гнать по более дешевой технологии, а маркировку ставить, какую надо.

Я поставил крест на ATMega32A и 32L. Брал ATMega32-16AU и радовался жизни. Но с очередной закупкой наткнулся на ту же проблему... ШУМИТ, блин, причем один в один как 32A и 32L.

В общем такие дела... Потому повторюсь с вопросом:
если кто сталкивался с подобным, поделитесь наблюдениями, выявлена ли какая-либо закономерность, например, с датой производства, партией, заводом???

Спасибо за внимание.

Вы серьезно надеялись, что Атмел к Вам приедет и все проблемы разрулит?
Или заменит все микросхемы? Они соответствуют даташиту, на что Вам и указали.

А то, что Вы пронадеялись на минимальные шумовые параметры встроенного АЦП и опоры в ширпотребовском контроллере -
указывает на недостаток опыта. Если Вам действительно важны шумы АЦП, то он ставится внешний, со внешней же опорою с документированными параметрами. И всё. Вопрос закрыт. Не гонялся бы ты, поп, за дешевизной...

Спасибо за мораль. Очень познавательно.

Может быть вам уделить внимание понижению уровня шума в самом питании МК, прежде чем требовать отсутствие шума у опорного источника? Ведь иногда опорник шумит только потому, что не справляется со сглаживанием напряжения в цепи общего питания. Причем само питание может быть весьма стабильным, но перестать быть таковым при импульсной нагрузке, каковой является МК. Такое очень часто случается, если МК питается через DC/DC. Емкости стоит увеличить не только при AVCC, но и при VCC, причем не где-то далеко, а в вблизи ножки самого МК.

Такое подозрение возникает потому, что как только вы переходите к менее энергопотребляющим экземпплярам МК, так у вас тут же же увеличивается шум. Вот и более свежие модели МК часто отличаются от своих предшествеников в эту сторону.

У меня у самой был однажды такой случай. В цепи питания стабилитрон стоял, не столько для стабилизации, сколько для защиты от перенапряжения, если входное измеряемое напряжение поднимется выше, чем Vcc. Причем АЦП был внешний, но питались они от одного источника. Все нормально работало, пока не заменили AT90S2313 на ATtiny2313. После замены ток потребления уменьшился, напряжение питания увеличилось и стабилитрон зашумел.

Было бы интересно, если бы вы померили уровень шума на AVCC и сравнили, зависит ли он от хороших/плохих экземпляров, которые могут потреблять разные токи от источника питания и, тем самым, оказывать влияние на шум.

Ы, схему в студию и усреднение n в sqrt(n) повышает с/ш

Как же! Раз уж автор пишет "На старом контроллере уровень шума составляет 13 мВ, а на новом 632 мВ", то уровень шума увеличился примерно в 50 раз. Чтобы компенсировать его вашим способом, потребовалось бы усреднить 50²=2500 отчетов!

Ага мелкофарады через 15к нада увеличиватьь причем танталомь
зы
Да и вообще, новые хавают по питанию аналоговой части жрут на порядок больше, и там засада.

правильнее так:

т.е. ±11%. Это не опора, а пародия.

Hardware Design читают только дураки, истинные гуру запускают серию наощупь?

To be able to obtain good accuracy with the ADC the analog supply voltage must be decoupled separately, in the same
manner as the digital supply voltage. AREF must also be decoupled; a typical value for the capacitor is 100nF. If a
separate analog ground (AGND) is present, the analog ground should be separated from the digital ground, - so that the
analog and digital grounds are only connected at one point, - the origins of the GND i.e. at the power supply GND.
http://www.atmel.com/images/atmel-2521-avr...note_avr042.pdf

Поставить на AREF 10 мкф керамики вместо тех жалких 0,01 мкф, шумы упадут в область микровольт. Проблема выеденного яйца не стоит

Вопросы правильные, нужно знать как запитано и зафильтровано AVCC, какая емкость на ноге AREF. Кроме того - какой именно шум, проснимите спектр, или, хотя бы, FFT осциллограммы дайте. Что-то не слишком похоже на правду, 600 мВ шума выводят АЦП за все допуски.

Интервал 2.3..2.7V, указанный в даташите, не означает, что опора шумит с амплитудой в пол вольта , а значит только то, что нее технически сложно воспроизвести с одним и тем же значением, но каким бы ни оказалось это значение в реальности, опора будет его держать хорошо! На то она и опора.

А, это им так хочется, чтоб 100н было. На самом деле меньше чем 2.2мкф никогда не ставил


Это и означает, что не опора а пародия tl431 так решает проблемы, так решает... ужос как решает.

для вас может и решает, я применяю более другие опоры

Если не секрет. Это из-за необходимости в source выходе или точность не устраивает?

Нужны прецизионные резисторы в делитель. И даже с ними точность не ахти. Хотя конечно, кому и кобыла - невеста.
Специализированные опоры существенно точнее, стабильнее, менее шумные и не требуют резисторов. Но дорогие, заразы...

Это, заметьте, применительно к 10-разрядному АЦП это ж какая точность нужна, мама не горюй!
2.44мВ при опоре 2,5в, tl431 по всей температуре имеет абс. погрешность 5мВ

Совершенно верно! Более того, показания АЦП, как правило, все равно нуждаются в калибровке (если необходима точность), а раз так, то можно калибровать на той опоре, что есть . Вот и сейчас на Xmega ввели калибровочный множитель (long*4) для АЦП в энергонезависимую память (подобно фузам), который скопом учитывает изменение наклона характеристики с учетом как индивидуальных особенностей самого преобразователя, так конкретной величины опорного напряжение, поскольку то и другое сказывается на наклоне характеристики. Причем прошивают этот коэффициент прямо на фабрике, видимо, подвергая каждый новоиспеченный МК испытаниям. В этом смысле отклонение номинального напряжения от идеала должно полностью компенсироваться данным множителем.

В обычных Мегах и Тиньках примерно так же прошивали (и прошивают ныне) коэффициент, учитывающий частоту внутреннего RC-генератора. Как видим, с ним точно такая же незадача - ходит точно, то сама частота различна у разных экземпляров.

Похоже, это общая проблема, которая в случае недорогого изделия решается либо путем пост-маркировки (сортировкой готовых изделий по результам тестирования, а потом расфасовки по разным коробкам), либо путом отбраковки изделий, чьи показатели переходят все границы. Полагаю, что даже резисторы так делают - не задаются заранее %-том погрешности, а уже после изготовления сортируют продукцию на 1%, 5%, 10%-ую погрешность, продавая их по разным ценам. А что имеет еще большую погрешность отправляют в утиль. Так и с транзисторами поступают, сортируя уже готовые изделия по коэффициенту усиления.

А вот выбрасывать МК в утиль только из-за того, что у него опора от номинала отличается, жалко , слишком уж сложный продукт. А если калибровочным коэффициентом дело можно поправить, то почему бы и нет? По крайней мере, влияние вариации опорного напряжения на показания АЦП легко исправляются тем самым множителем. Тут гораздо опаснее эффекты нелинейности, которые так просто не скомпенсируешь, но только опора в том уже не виновата.

смотря какая нужна точность. До 1$ выбора нет, но выше 1.5..3$ - можно найти и 0.2% 10..20ppm. Не думаю что для АЦП АВР нужно точнее - даже с oversampling.

Ой, как вспомню... подбор пар КП901А по температурному уходу стат. хар-тик. Это начало 90-х, выбирали уже неликвиды, из 100 штук отбирались пар 5-6. а потом девайс - под заливку эпоксидкой - и температурные тренировки, потом на вибростенд. Выход - в лучшем случае 30%

Спасибо всем за рекомендации.

Но у меня проблема не в том, как задавить шум.
А вопрос в том сталкивался ли с подобным кто-нибудь, и можно ли по каким-либо признакам отсеять те или иные варианты закупок.

Дело в том, что это серийное изделие, выпускается оно больше 4 лет. То что от контроллера к контроллеру опора имела разные уровни, это все понятно да и флаг-то ей в одно место. Это все калибруется и работает без нареканий. У встроенного АЦП в дифф режиме (9 значащих разрядов, шаг квантования 5 мВ) с той опорой шумели 1-2 МЗР, а уже при обычном усреднении пяти-десяти выборок подколбашивался 1 МЗР. Это было более чем достаточно.
Но вот когда опору колбасит так, что в АЦП 7 МЗР с ума сходят - это уже ни в какие рамки не лезет.
С проблемой столкнулись только в этом году (не считая неудачного опыта с ATMega32A).

Оно понятно если безвыходно припрет, то будем фильтовать, внешний ИОН ставить и т.д.
(Кстати, крайне удивлен таким негативом некоторых о данном контроллере...)

Но в данный момент я отчетливо вижу какой-то нехороший технологический разброс, а, быть может, и постмаркировка, и отбраковка, как здесь было написано. Если это действительно так, то становится крайне печально.
Пока вышли из положения тем, что резевируем некое количество, берем на пробу несколько штук. Если все хорошо, то выкупаем резерв.

Может, действительно, брак продают?

Или левый китай?
Уже по нескольким деталям нарывались, в частности по DS18B20. Вся маркировка слизана с фирменных в точности, но параметры гуляют, детали хламят и ножки выпадают. А поставщики молчат откуда товар, а может и не зняют после нескольких перепродаж.

На левак по полупроводниковым компонентам и танталам мы нарывались не однократно и продолжаем нарываться. По полевикам и оптореле IRF несколько раз возврат делали, причем такое продают, что в руки брать противно... не говоря уже о характеристиках.
Но то, с позволения сказать, простые изделия... А это же, блин, контроллер... Мысли о возможной подделке, конечно были, но я их как-то отгонял подальше.

1) А у вас бит ADC Noise Reduction случайно не слетел при каких-нибудь других изменениях в программе?
2) Технологических проблем на ноге Aref быть не может (подкорачивать через остатки флюса под корпусом, например)?
3) Покупал на пробу по 10 штук Atmega16 и Atmega64 на AliExpress, никаких отличий от "наших" обнаружить не удалось.

PS: Я всегда пользовался внешним источником опорного напряжения, даже не знаю почему....

1. Режимом ADC Noise Reduction никогда не пользовался, ибо не было нужды.
2. Исключено