AVR i ADC

[Sławomir Szczyrba]

Męczę ostatnio AVRka () tiny26i zaskoczyła mnie jedna rzecz.
A konkretnie to wyjście napięcia referencyjnego.
Wyjście podpięte grzecznie do kondensatorka.

Czy podczas pomiaru (znaczy pracy przetwornika :) napięcie na
tym wyjściu może/powinno się zmieniać?
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)

Sławek

[Grzegorz Kurczyk]

Post by Sławomir Szczyrba
Męczę ostatnio AVRka () tiny26i zaskoczyła mnie jedna rzecz.
A konkretnie to wyjście napięcia referencyjnego.
Wyjście podpięte grzecznie do kondensatorka.
Czy podczas pomiaru (znaczy pracy przetwornika :) napięcie na
tym wyjściu może/powinno się zmieniać?
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)

Witam
A ma Kolega ustawiony bit REFS0 w rejestrze ADMUX ?

Pozdrawiam
Grzegorz

[Sławomir Szczyrba]

Post by Grzegorz Kurczyk

Post by Sławomir Szczyrba
Czy podczas pomiaru (znaczy pracy przetwornika :) napięcie na
tym wyjściu może/powinno się zmieniać?
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)

A ma Kolega ustawiony bit REFS0 w rejestrze ADMUX ?

Ma.
ADMUX = 0xc0;

Tak w ogóle to scalak robi to co potrzeba - choć pokazuje nieco zaniżone
wyniki, dlatego postanowiłem zmierzyć Aref :)
Natomiast to skakanie napięcia odniesienia mnie zaciekawiło,
stąd moje pytanie...

Post by Grzegorz Kurczyk
Grzegorz

Sławek

[Grzegorz Kurczyk]

Post by Sławomir Szczyrba
Tak w ogóle to scalak robi to co potrzeba - choć pokazuje nieco zaniżone
wyniki, dlatego postanowiłem zmierzyć Aref :)

Dokładność źródła napięcia odniesienia w Atmelkach jest taka sobie i
bardzo rzadko zdarza się, że ma ono 2,56V.

Pozdrawiam
Grzegorz

[DHQ]

Hi, też tak miałem, przyczyną było ciągłe włączanie i wyłączanie ADC w
pętli; wtedy napięcie na REF też się włącza-wyłącza. Dodatkowo zanim
napięcie na kondensatorku REF dojdzie do swojej wartości 2,56V
(zwłaszcza gdy kondensatorek jest o większej pojemności, potrzebuje
nieco czasu aby się naładować), ADC już mierzy - stąd błędy.
Po prostu trzeba włączyć ADC na początku programu i tak zostawić; nię
wyłączać po każdym pomiarze.

[Grzegorz Kurczyk]

Post by DHQ
Hi, też tak miałem, przyczyną było ciągłe włączanie i wyłączanie ADC w
pętli; wtedy napięcie na REF też się włącza-wyłącza. Dodatkowo zanim
napięcie na kondensatorku REF dojdzie do swojej wartości 2,56V

Ale problemem jest również sama dokładność źródła referencyjnego.
Miewałem Atmelki, w których miało ono poniżej 2,3V, a zdarzały się takie
co miały ponad 2,7V. Nawet w nocie aplikacyjnej Atmel przyznaje się do
"widełek" między 2,3 a 2,7V. Samo źródło jest dość stabilne w czasie i
temperaturze, tylko ma "kiepskie warunki początkowe" :-)
W aplikacjach, w których potrzebuję pomiaru trochę dokładniejszego od
miernika LAVO-1 stosuję programową kalibrację pomiaru. Załatwia to przy
okazji problem doboru ewentualnego dzielnika napięcia na wejściu.

Pozdrawiam
Grzegorz

[J.F.]

Post by Grzegorz Kurczyk
Ale problemem jest również sama dokładność źródła referencyjnego.
Miewałem Atmelki, w których miało ono poniżej 2,3V, a zdarzały się takie
co miały ponad 2,7V. Nawet w nocie aplikacyjnej Atmel przyznaje się do
"widełek" między 2,3 a 2,7V. Samo źródło jest dość stabilne w czasie i
temperaturze, tylko ma "kiepskie warunki początkowe" :-)

To nie tylko atmelki - widac kwestia technologii, ale sporo
ukladow ma precyzyjny ADC, ale bez zrodla odniesienia ..

J.

[BartekK]

Post by Grzegorz Kurczyk
W aplikacjach, w których potrzebuję pomiaru trochę dokładniejszego od
miernika LAVO-1 stosuję programową kalibrację pomiaru. Załatwia to przy
okazji problem doboru ewentualnego dzielnika napięcia na wejściu.

No tak, ale to powoduje iż zależnie od Uref zastanego i zastanego
dzielnika R/R na wejściu - dobierasz inną kalibrację/podział/mnożnik
wartości zmierzonej, czyli dostajesz bliżej nie określoną kwantyzację i
błąd pomiaru... Chyba że mierzysz na 10 bitach a realnie używasz 7-8,
resztę zaokrąglając?

[Grzegorz Kurczyk]

Post by BartekK

Post by Grzegorz Kurczyk
W aplikacjach, w których potrzebuję pomiaru trochę dokładniejszego od
miernika LAVO-1 stosuję programową kalibrację pomiaru. Załatwia to
przy okazji problem doboru ewentualnego dzielnika napięcia na wejściu.

No tak, ale to powoduje iż zależnie od Uref zastanego i zastanego
dzielnika R/R na wejściu - dobierasz inną kalibrację/podział/mnożnik
wartości zmierzonej, czyli dostajesz bliżej nie określoną kwantyzację i
błąd pomiaru... Chyba że mierzysz na 10 bitach a realnie używasz 7-8,
resztę zaokrąglając?

Ma Kolega całkowitą rację. Dlatego pisałem o pomiarze trochę
dokładniejszym od LAVO-1 ;-) Np. stosowanie do dzielnika rezystorów 0,1%
przy tak niedokładnym Uref wydaje mi się lekkim przerostem formy nad
treścią. Jak potrzebny mi jest dokładniejszy pomiar to i tak nie
obejdzie się bez zewnętrznego Uref czy wręcz porządniejszego ADC.

Pozdrawiam
Grzegorz

[BartekK]

Post by Grzegorz Kurczyk

Post by BartekK

Post by Grzegorz Kurczyk
W aplikacjach, w których potrzebuję pomiaru trochę dokładniejszego od
miernika LAVO-1 stosuję programową kalibrację pomiaru. Załatwia to
przy okazji problem doboru ewentualnego dzielnika napięcia na wejściu.

No tak, ale to powoduje iż zależnie od Uref zastanego i zastanego
dzielnika R/R na wejściu - dobierasz inną kalibrację/podział/mnożnik
wartości zmierzonej, czyli dostajesz bliżej nie określoną kwantyzację
i błąd pomiaru... Chyba że mierzysz na 10 bitach a realnie używasz
7-8, resztę zaokrąglając?

Ma Kolega całkowitą rację. Dlatego pisałem o pomiarze trochę
dokładniejszym od LAVO-1 ;-) Np. stosowanie do dzielnika rezystorów 0,1%
przy tak niedokładnym Uref wydaje mi się lekkim przerostem formy nad
treścią. Jak potrzebny mi jest dokładniejszy pomiar to i tak nie
obejdzie się bez zewnętrznego Uref czy wręcz porządniejszego ADC.

Dlatego gdy potrzebuję mierzyć dokładniej to robię przeważnie to
inaczej. Wręcz "od drugiej strony" - wkładam stabilne Uref które wcale
nie zasila mi Uref Atmegi, tylko jest mierzone na jednym z wejść ADC
(albo częściej podłączane przez ten sam dzielnik który ma mierzyć U
docelowe). A Uref atmegi generuję ... atmegą z PWM 16bit z ładnym
filtrem typu TT.
Przy włączeniu lub okresowo dokonuję kalibracji - przełączam pomiar na
źródło o znanym napięciu i tak soft "kręci" pwm by uzyskać zakładany
pomiar ze źródła odniesienia. Trwa to chwilkę ale jest zdecydowanie
dokładniejsze, np:
- chcę mierzyć napięcie 0-10v przy adc 10bit czyli 1024 kroki, najlepiej
z prostą kwantyzacją "0.01v", czyli pomiar (przed dzielnikiem) 0.00v -
10.23v
- ADC może mierzyć tylko 0-Uref (a Uref powinno być od 2v do Ucc) więc
wstawiam dzielnik "jakiś", mniejwięcej 1/3, przy rezystorach 2% lub 5%
to i tak loteria.
- źródło odniesienia podłączam (przeważnie mikroprzekaźnikiem, ale
czasem coś typu 4066 też wystarcza) np 2.55 lub 2.56v - gdy je mierzę z
moim nieznanym podziałem - powinno wyjść binarnie 1/4 zakresu ADC, czyli
wynik z ADC = 0x00FF (przy dokładności 10bit). Tak kręcę PWM
(oczywiście z zachowaniem czasu na ustabilizowanie się napięcia) żeby
tyle uzyskać - i mamy kalibrację z głowy, teraz (niezależnie od Uref i
dzielnika) mam dokładny pomiar z kwantyzacją taką jak chciałem.
Jedynie stabilność Ucc ma wpływ na stabilność wartości wyfiltrowanej z
PWM, ale wystarczy albo raz-na-jakiś-czas robić kalibrację, albo wsadzać
sensowny stabilizator +5v :)
A przy okazji można tą metodą dokonać "automatycznej zmiany zakresu"
ustawiając pełne Uref (z kalibracji) oraz np połówkowe lub jeszcze
mniejsze itp, byle nie zchodzić poniżej 2V. Raz sprawdzić i ustawić
algorytm przeliczania PWM z pełnego na 'zaniżone' i zawsze to większa
dokładność przy pomiarach małych napięć, przy paru ostatnich bitach...

Swoją drogą (i całkiem nie w temacie chyba) to ciekawą sprawę zauważyłem
z tym Uref. Gdy Uref jest słabo filtrowane (ma szumy z pwm naniesione) a
pomiar jest dokonywany cyklicznie, wyniki z pomiarów sumowane i potem
dzielone przez liczbę pomiarów (przeważnie robię np 64 pomiary a wynik
przesuwałbym w prawo o 6 bitów, przesunę tylko o 5 i mam "bit po
przecinku") to uzyskuję dużo lepszą dokładność niż przy stałym Uref.
Tzn każdy z pomiarów jest dokonywany z pewnym błędem wynikającym z
oscylowania wokoło Uref, ale jak się je uśredni - to wychodzi dokładność
większa niż 1bit/kwantyzacja. Zmiana napięcia wejściowego o wartość
mniejszą niż kwantyzacja (np w podanym przykładzie o mniej niż 0.01v)
już powoduje że wartość średnia z tych 64pomiarów jest już inna.
Taki "oversampling" ? Jak będę miał chwilę to zrobię jakieś pomiary
laboratoryjne takich metod na ADC atmegi, co by wyznaczyć _realne_ błędy
i osiągane dokładności...

[Grzegorz Kurczyk]

Post by BartekK
Swoją drogą (i całkiem nie w temacie chyba) to ciekawą sprawę zauważyłem
z tym Uref. Gdy Uref jest słabo filtrowane (ma szumy z pwm naniesione) a
pomiar jest dokonywany cyklicznie, wyniki z pomiarów sumowane i potem
dzielone przez liczbę pomiarów (przeważnie robię np 64 pomiary a wynik
przesuwałbym w prawo o 6 bitów, przesunę tylko o 5 i mam "bit po
przecinku") to uzyskuję dużo lepszą dokładność niż przy stałym Uref.
Tzn każdy z pomiarów jest dokonywany z pewnym błędem wynikającym z
oscylowania wokoło Uref, ale jak się je uśredni - to wychodzi dokładność
większa niż 1bit/kwantyzacja. Zmiana napięcia wejściowego o wartość
mniejszą niż kwantyzacja (np w podanym przykładzie o mniej niż 0.01v)
już powoduje że wartość średnia z tych 64pomiarów jest już inna.
Taki "oversampling" ? Jak będę miał chwilę to zrobię jakieś pomiary
laboratoryjne takich metod na ADC atmegi, co by wyznaczyć _realne_ błędy
i osiągane dokładności...

Takie powiększenie rozdzielczości ADC było chyba opisywane w jakiejś
nocie Atmela. Polegało to właśnie na podłączeniu "szumofonu" do wejścia
AREF i uśrednianiu pomiarów.

Pozdrawiam
Grzegorz

[BartekK]

Post by Grzegorz Kurczyk
Takie powiększenie rozdzielczości ADC było chyba opisywane w jakiejś
nocie Atmela. Polegało to właśnie na podłączeniu "szumofonu" do wejścia
AREF i uśrednianiu pomiarów.

Cholera, czyli znów wyszło że własnoręcznie odkryłem koło i
wyprowadziłem wzór na jego obwód, gdy ludzie na świecie już produkują
opony... Ale znaczy że dobrze kombinowałem :)

[Krzysiek]

Post by BartekK

Post by Grzegorz Kurczyk
Takie powiększenie rozdzielczości ADC było chyba opisywane w jakiejś
nocie Atmela. Polegało to właśnie na podłączeniu "szumofonu" do wejścia
AREF i uśrednianiu pomiarów.

Cholera, czyli znów wyszło że własnoręcznie odkryłem koło i
wyprowadziłem wzór na jego obwód, gdy ludzie na świecie już produkują
opony... Ale znaczy że dobrze kombinowałem :)

Noo, dithering wynalazłeś. To nie takie byle co znowu :-)

[Dykus]

Witam,

Post by Grzegorz Kurczyk
Samo źródło jest dość stabilne w czasie i
temperaturze, tylko ma "kiepskie warunki początkowe" :-)

A potrafi ktoś podać, na ile stabilne jest to źródło?
Sam jeszcze takich pomiarów nie robiłem, ale być może przy jakieś okazji
coś tam pomierzę. Ciekawi mnie, czy w zakresie 0..40*C da się uzyskać
stabilność 1LSB lub 2LSB (zasilając uC z typowego stabilizatora). To daje
dla Vref=2.5V różnicę ~5mV. Jeśli tak, to byłoby bardzo dobrze. :)

[John Smith]

Post by Dykus

Post by Grzegorz Kurczyk
Samo źródło jest dość stabilne w czasie i
temperaturze, tylko ma "kiepskie warunki początkowe" :-)

A potrafi ktoś podać, na ile stabilne jest to źródło?
Sam jeszcze takich pomiarów nie robiłem, ale być może przy jakieś okazji
coś tam pomierzę. Ciekawi mnie, czy w zakresie 0..40*C da się uzyskać
stabilność 1LSB lub 2LSB (zasilając uC z typowego stabilizatora). To daje
dla Vref=2.5V różnicę ~5mV. Jeśli tak, to byłoby bardzo dobrze. :)

Wystarczy zerknąć na tabele 66 w pdf-e aby się przekonać - Atmel częścią
analowową się nie przejmuje!
Dryft Vref nawet nie jest badany. Miernika to z "tego" lepiej nie robić.
K.

[Dykus]

Witam,

Post by John Smith
Wystarczy zerknąć na tabele 66 w pdf-e aby się przekonać - Atmel częścią
analowową się nie przejmuje!

Ano właśnie, dlatego pytam, czy ktoś ma z tym jakieś doświadczenia.

Post by John Smith
Dryft Vref nawet nie jest badany.

Całe szczęście, że błędy samego przetwornika podają. Ciekawe, czy Vref nie
opisują, bo jest takie słabe, ma żadną stabilność i się wstydzą...? :) Dla
mnie byłoby lepiej, gdyby nawet podali 10mV/*C, niż nic. :)

Post by John Smith
Miernika to z "tego" lepiej nie robić.

No chyba, że dołączymy zewnętrzne źródło. Fakt jest faktem, że takie w
SOT-23 dużo miejsca nie zajmuje, no ale...

[John Smith]

Post by Dykus

Post by John Smith
Wystarczy zerknąć na tabele 66 w pdf-e aby się przekonać - Atmel częścią
analowową się nie przejmuje!

Ano właśnie, dlatego pytam, czy ktoś ma z tym jakieś doświadczenia.

Doświadczeń z ADC już trochę jest...

Post by Dykus

Post by John Smith
Dryft Vref nawet nie jest badany.

Całe szczęście, że błędy samego przetwornika podają. Ciekawe, czy Vref nie
opisują, bo jest takie słabe, ma żadną stabilność i się wstydzą...? :) Dla
mnie byłoby lepiej, gdyby nawet podali 10mV/*C, niż nic. :)

Zasada jest taka, jak nie podają parametru to znaczy, że go nie testują w czasie
produkcji i z tego powodu jest lepszy uzysk.

Post by Dykus

Post by John Smith
Miernika to z "tego" lepiej nie robić.

No chyba, że dołączymy zewnętrzne źródło. Fakt jest faktem, że takie w
SOT-23 dużo miejsca nie zajmuje, no ale...

Coś za coś, albo tanio albo dobrze.
Dołączenie zewnętrznego źródła referencyjnego może nie pomóc. Część cyfrowa
mikrokontrolera może zakłócać ADC.
K.

[Mario]

Post by Dykus
Witam,

Post by John Smith
Wystarczy zerknąć na tabele 66 w pdf-e aby się przekonać - Atmel częścią
analowową się nie przejmuje!

Ano właśnie, dlatego pytam, czy ktoś ma z tym jakieś doświadczenia.

Post by John Smith
Dryft Vref nawet nie jest badany.

Całe szczęście, że błędy samego przetwornika podają. Ciekawe, czy Vref nie
opisują, bo jest takie słabe, ma żadną stabilność i się wstydzą...? :) Dla
mnie byłoby lepiej, gdyby nawet podali 10mV/*C, niż nic. :)

Post by John Smith
Miernika to z "tego" lepiej nie robić.

No chyba, że dołączymy zewnętrzne źródło. Fakt jest faktem, że takie w
SOT-23 dużo miejsca nie zajmuje, no ale...

A znasz jakiś dobre, tanie źródło w SOT-23? Ja właśnie zamierzam dać
REF198 (10ppm/C SOIC-8) do Atmega32.

[Wojciech Piechowski]

Post by Grzegorz Kurczyk
Ale problemem jest również sama dokładność źródła referencyjnego.
Miewałem Atmelki, w których miało ono poniżej 2,3V, a zdarzały się takie
co miały ponad 2,7V. Nawet w nocie aplikacyjnej Atmel przyznaje się do
"widełek" między 2,3 a 2,7V. Samo źródło jest dość stabilne w czasie i
temperaturze, tylko ma "kiepskie warunki początkowe" :-)

Ano podobne rozrzuty widziałem u siebie. Chciałem uniknąć kalibracji
każdej sztuki indywidualnie i zamiast tego program na starcie sam mierzy
jakie rzeczywiście Vref dostaje. Tzn najpierw, gdy prawie wszystko jest
wyłączone, ustawiam ref na Vcc (pochodzi z precyzyjnego stabilizatora, w
tym momencie układ prawie prądu nie ciągnie więc nawet przy prawie
rozładowanej baterii mam tam dość dobre 5V) i robię pomiar wejścia 14
(wewn. 1.30V). Potem mierzę to samo wejście już przy włączonym 2.56V
Vref. Z prostej matematyki wychodzi jak trzeba przeskalować pomiary, i
to nie jest zależne od rozrzutów 1.30V.
WP

[Sławomir Szczyrba]

Ciekawe czy Sławomir Szczyrba naprawdę uważa, że :

Pozwolę sobie odpisać samemu sobie... :)

Post by Sławomir Szczyrba
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)

Skoro łosiu jeden załączasz i wyłączasz w pętli co chwila ADC,
to się nie dziw takiemu zachowaniu...

Sławek

[Dykus]

Witam,

Post by Sławomir Szczyrba
Skoro łosiu jeden załączasz i wyłączasz w pętli co chwila ADC,
to się nie dziw takiemu zachowaniu...

Ale można włączać i wyłączać ADC, tylko trzeba czekać na ustabilizowanie
ADC, no i pierwszy pomiar zawsze do koszalina. Czasy są podane w
dokumentacji. O ile dobrze pamiętam załączenie układu BOD sprawia, że
źródło referencyjne pracuje cały czas...

[Sławomir Szczyrba]

Dykus! Cssy... Cssy ja moge s tobą pogadać?

Post by Dykus

Post by Sławomir Szczyrba
Skoro łosiu jeden załączasz i wyłączasz w pętli co chwila ADC,
to się nie dziw takiemu zachowaniu...

Ale można włączać i wyłączać ADC, tylko trzeba czekać na ustabilizowanie
ADC, no i pierwszy pomiar zawsze do koszalina. Czasy są podane w
dokumentacji. O ile dobrze pamiętam załączenie układu BOD sprawia, że
źródło referencyjne pracuje cały czas...

Akurat tym się nie muszę przejmować, mogę załączyć przetwornik na stałe.
Nawet dokładnością się nie muszę za bardzo przejmować (to będzie
regulator do laminatora, +/- kilka stopni krzywdy mu nie zrobi :)
Po prostu zaskoczyły mnie te skoki Aref. Jak widać niesłusznie,
sam, je w końcu wywołałem :/

Sławek

[Wojciech Piechowski]

Post by Sławomir Szczyrba
Męczę ostatnio AVRka () tiny26i zaskoczyła mnie jedna rzecz.
A konkretnie to wyjście napięcia referencyjnego.
Wyjście podpięte grzecznie do kondensatorka.
Czy podczas pomiaru (znaczy pracy przetwornika :) napięcie na
tym wyjściu może/powinno się zmieniać?
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)
Sławek

Poza tym, co inni pisali, to Vref ma całkiem wysoką rezystancję
wyjściową, podłączając przeciętny woltomierz możesz rozładowywać kond w
tempie którego proc nie nadąży nadrobić.
W

[Wojciech Piechowski]

Post by Sławomir Szczyrba
Męczę ostatnio AVRka () tiny26i zaskoczyła mnie jedna rzecz.
A konkretnie to wyjście napięcia referencyjnego.
Wyjście podpięte grzecznie do kondensatorka.
Czy podczas pomiaru (znaczy pracy przetwornika :) napięcie na
tym wyjściu może/powinno się zmieniać?
Z ciekawości podpiąłem tam dziś woltomierz i napięcie skacze
jak pchły po leniwym psie... :)
Sławek

Poza tym, co inni już napisali o wł/wył, to wewn. źródło odniesienia ma
całkiem sporą rezystancję wyjściową, podłączając przeciętny woltomierz
możesz rozładowywać kond.
W