Недавняя полемика относительно диапазона входных напряжений для этих АЦП поставила меня в замешательство. Утверждалось, что этот АЦП не может воспринимать отрицательные сигналы, и сталобыть, напряжение всегда нужно сдвигать (либо мерять от 0 до Vref)
Не так давно наткнулся на статью в журнале, которая заставила меня усомниться в данном утверждении.
Так кто же прав?

Контроллер описана в документа SLAS626C. В состав контроллера MSP430F471x7 входит АЦП SD16_A. На странице 54 даны характеристики этого АЦП, где указано, что диапазон входных напряжения (в зависимости от коэффициента усиления) от +/- 15мВ до +/-500 мВ.

Общее описание для серии контроллеров MSP430x4xx: SLAU056J, стр.843, пункт 30.2.2. Однозначно указано, что входной диапазон биполярный, симметричный относительно 0В. Далее, стр. 851, на графике 30-7 объясняется, каким образом входное напряжение пересчитывается в цифровой код в зависимости от режима работы.

Кроме того, в SLAS626C сказано, что данная серия контроллеров оптимизирована для использования в одно- и многофазных счетчиках электроэнергии. В таких контроллерах обычно и ставят сигма-дельта АЦП с программируемым коэффициентом усиления, и биполярным входом. В противном случае схемотехнические решения для счетчиков становятся не слишком удобными.

Лично я использую аналогичные контроллеры для однофазных счетчиков (например, MSP430FE427A) с модулем АЦП SD16. Так что все вышесказанное неоднократно проверено на практике.

Василий, если я вас правильно понял, то можно смело нижнее плечо делителя (к примеру для входа напряжения счётчика) сажать на землю? При этом я гарантировано оцифрую обе полуволны?

Спасибо.

Просто недавно мне на форуме утверждалось следующее:

цитата:

"Еще раз поясняю, что ±500мВ (а точнее -VREF/(2*GAIN)...+VREF/(2*GAIN) для биполярного режима и 0...+VREF/(2*GAIN) для униполярного режима) это диапазон входного дифференциального напряжения. Дифференциальное напряжение это разность потенциалов между входами AIN+ и AIN-. Но при этом имеется еще диапазон допустимого синфазного напряжения, которое есть полусумма входных напряжений, отсчитываемых от потенциала VSS. Так вот напряжение на любом их входов АЦП (относительно VSS) не должно выходить из диапазона Absolute Maximum Rating -0,3В...VCC+0,3В. А для нормальной (штатной) работы АЦП это требование еще жестче VSS-0,1В...AVCC. Кстати, в имеющемся у меня даташите (Rev.C) в этом месте ошибка. Ошибочно указано нижнее значение VSS-1V, что противоречит данным из раздела Absolute Maximum Rating. "

конец цитаты

И ещё:

Цитата(Zelepuk @ Apr 12 2011, 16:31)
Получается, что мы просто задаём смещение напряжения на входе АЦП и оно уже будет плясать не вокург нуля а вокруг половины опоры.

Ответ:
"Да, верно. Чтобы попасть в диапазон допустимых синфазных напряжений ОУ и АЦП при использовании униполярного питания необходимо "виртуальную" сигнальную "землю" сместить относительно реальной "земли" в "плюс"."

Я тоже не понимаю, как можно измерять "минус", не имея отрицательного питания.
Разве только если смещение уровня каким-то хитрым образом происходит внутри.

Почему кто-то решил, что "Ошибочно указано нижнее значение VSS-1V, что противоречит данным из раздела Absolute Maximum Rating." Логичнее предположить, что в разделе Absolute Maximum Rating указаны ограничения для ножек ввода-вывода, а не для входов АЦП. Для параметров АЦП есть отдельный раздел, где все и указано правильно.

Схема смещения находится на кристалле. Чтобы развеять сомнения, вот фрагмент схемы одного из однофазных счетчиков, который успешно производится и эксплуатируется несколько лет:

Rezident, почитайте пожалуйста эту тему.

Василий123 - СПАСИБО!

Сильно ли ухудшится точность счётчика, если применить внутреннее усиление (мне нужно усилить сигнал в 16раз). Или лучше внешний ОУ применить?

Я не Господь Бог, чтобы знать все. И не прокурор, чтобы требовать срок за нарушение рекомендованных производителем режимов работы устройства и/или за нарушение закона Ома Возможно я где-то ошибаюсь. Но два нюанса смущают меня весьма.
1. Слова Voltage applied to any pin в разделе Absolute maximum ratings я привык воспринимать буквально: any pin - любой пин МК вне зависимости от его функции.
2 Упоминания о наличии схемы смещения для входов АЦП SD16 я что-то не нашел. А без этой схемы смещения я не представляю как при униполярном питании можно выходить за пределы питания аж на целый Вольт?

Тогда вообще непонятна вся возня с минусами - прямо на операционнике и смещайте уровень, на сколько надо.

Зачем на операционнике, если наверняка можно внутренний коэффицент усиления подстроить и резисторами делителя в небольших пределах поиграться.

Выкладываю апликуху, что бы всем понятно было что смещения нету здесь (простите за качество, но у Texas Instruments лучше нет)

Эта схема не работает в отрицательной области синфазного напряжения потому, что на каждом измерительном входе стоит диодная защита (пары диодов 1N4148 слева на схеме). Нет, там конечно может присутствовать пару сотен миллиВольт "минуса", но никак не -1,0В.

Вы хотите сказать, на этой схеме ацп оцифровывает только положительную полуволну синусоиды?
На схеме выше ясно нарисована схема рабочего счётчика. Там нет диодов...

Что я хотел сказать, я написал выше. Диодная защите на входе не позволяет работать с отрицательным синфазным напряжением ниже нескольких (пары-тройки) сотен мВ.
Схему пользователя Василий123 я не рассматривал и не обсуждал. Адресуйте вопросы к тому, кто эту схему опубликовал.

Синфазным, но не дифференциальным, если я вас правильно понял.

Господа, думаю что ответ на мой вопрос кроется здесь

http://e2e.ti.com/support/microcontrollers...649.aspx#180649

Вот только я не совсем могу понять ТАКОЙ английский.

Буду благодарен за разъяснения.

Там в ответе пользователя Zack A собственно подтверждается, что в даташите имеется видимая коллизия двух параметров: того который приведен в Absolute Maximum Rating и который в табличке с параметрами SD16. И -1,0В для входа АЦП это не опечатка. Только уточняется, что сие справедливо лишь для некоторых кристаллов в SD16, а не для всех (для MSP430F20x3 не верно). То бишь подтверждается, что SD16 в вашем кристалле может работать с сигналом до -600мВ относительно VSS. -1,0В является предельно допустимым значением для входа этого АЦП.
Если у вас есть полное доверие к сообщению Zack A, то я могу признать, что был неправ и непреднамеренно ввел вас в заблуждение. Извините.

1). Серия микроконтроллеров MSP430 весьма многочисленна. Достигается это, в том числе, тем, что делается хорошее процессорное ядро, а затем добавляются различные специфические модули. Например, сигма-дельта АЦП для применения в счетчиках электроэнергии. Ничего удивительного, что раздел "Absolute maximum ratings" может касаться не всех аспектов работы микроконтроллера. Могли просто забыть сделать соответствующее примечание.

2). Внутренняя структура АЦП SD16 в документации приведена, разумеется, не со всеми подробностями, так что схема смещения там просто не указана. Кроме того, вовсе не обязательно иметь на кристалле отрицательное напряжение, чтоб обеспечивать нормальную работу биполярного входа АЦП. Схемотехника таких входов может быть различной.

3). Что касается схемы из примера применения http://focus.ti.com/lit/an/slaa409a/slaa409a.pdf. Смотрим в левый верхний угол. Там три одинаковых резистивных делителя, по совместительству фильтра. Входное сетевое напряжение (например, "LINE-VA) делится с помощью резисторов R38, R41, R44, R53 до уровня 333мВ (среднеквадратичное значение). Амплитудное значение, соответственно 470мВ. Это двуполярное напряжение, которое изменяется синусоидально в диапазоне -470…+470мВ, и оно подается на входы АЦП "A2+" и "A2-" (выводы 5 и 6) без каких либо ограничений. То же самое касается всех остальных входов АЦП.
Диоды 1N4148, ограничивающие размах напряжения на других входах АЦП не мешают нормальной работе схемы, т.к. сигналы с датчиков тока, как правило, не превышают 200…300мВ, а нередко значительно меньше. Диоды эти, однако, необходимы, поскольку трансформаторный датчик тока может выдать очень большие импульсы напряжения при некоторых неблагоприятных условиях.

4). В том же примере применения читаем раздел 3.2. на стр. 4:
"…SD16 allows a maximum negative voltage of -1V, hence AC signals from mains can be directly interfaced without the need for level shifters. …
Для не владеющих английским, примерный перевод:
"SD16 допускает максимальное отрицательное напряжение -1В, следовательно, сетевое переменное напряжение может быть подано прямо, без необходимости сдвига уровня." Имеется ввиду, конечно, через резистивный делитель.

5). По поводу использования внешнего ОУ вместо внутреннего вопрос не совсем ясен. Применяя внутреннее ОУ, без особых проблем можно сделать счетчик электроэнергии с классом точности 1, а фактически даже лучше. Чем здесь поможет внешний ОУ, непонятно.

В документе slaa409 добились класса точности 0,2. Но у них усиление 1. Мне же нужно усиление 16. Так как мой трансформатор тока требует применнеия 40 ом сопротивления нагрузки, при K = 1/2000.

Таким образом, если я делаю счётчик на номинал 1А, то максимум среднеквадратического тока составит 2А. Амплитуда тогда 2,828 А.
(2,828/2000)*40 = 56мВ - размах напряжения на резисторе. Тогда, наиболее подходящее усиление 8 (для SD16).
Удастся ли получить класс точности 0,2 при таком подходе?