Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

2W1 czyli precyzyjne zasilanie i referencja do ADC

marek_Łódź 28 Paź 2010 22:22 1739 13
  • #1 28 Paź 2010 22:22
    marek_Łódź
    Poziom 36  

    Witam. Problem dotyczy procesorów ARM LPC1xxx, ale może dotyczyć i innych (np. AVR), gdzie potrzebne jest precyzyjne, stabilne źródło zasilania procesora, służące jednocześnie jako referencja do ADC/DAC, najlepiej nie wymagające strojenia potencjometrami.

    Możliwych wariantów jest kilka, niemniej występuje problemem dokładności, a w szczególności poziomu napięcia, które w przypadku klasycznego stabilizatora (przykładowo LM1117) ma rozrzut rzędu ±1%, co zmusza do osobnego kalibrowania przetwornika AD, czy DA. W związku z tym poszukuje elementu, bądź rozwiązania układowego pozwalającego w miarę prostymi środkami uzyskać dokładność i stabilność napięcia co najmniej o rząd lepszą (0,1%) .

    Z góry dziękuję za propozycje rozwiązań.

    0 13
  • Pomocny post
    #2 28 Paź 2010 22:25
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    To niestety trzeba się zdecydować, czy interesuje cie źródło referenycjne, czy stabilizator. Po co tak precyzyjnie zasilać procesor? Żródeł referencyjnych o dokładności poniżej 0,1% znajdziesz pełno. A jak masz już stabilną referencję, to bez problemu sobie skalibrujesz DAC.

    0
  • #3 28 Paź 2010 22:44
    marek_Łódź
    Poziom 36  

    tmf napisał:
    To niestety trzeba się zdecydować, czy interesuje cie źródło referenycjne, czy stabilizator. Po co tak precyzyjnie zasilać procesor?
    Bo np. w LPC13xx zasilanie rdzenia (stabilizatora wewnętrznego), peryferii, przetwornika ADC i referencja ADC są tym samym napięciem VDD na tym samym pinie.

    Programowe kalibrowanie ADC/DAC pod nieprecyzyjną referencję to rozwiązanie takie sobie.

    0
  • Pomocny post
    #4 29 Paź 2010 07:50
    arturt134
    Poziom 26  

    Nie wiem jaki masz tam przetwornik, ale jeżeli 10-bitowy, to nie przesadzaj z tą stabilnością napięcia referencyjnego.... Byle jaki reference za 1zł będzie OK. Jeżeli zaś w procesorze nie można użyć zewnętrznego napięcia referencyjnego, to niezależnie od Twoich kombinacji, dokładność przetwornika i tak będzie do bani.

    Reasumując, moim zdaniem masz 3 możliwości:
    1. Jeżeli chcesz coś mierzyć bardzo dokładnie, to bierzesz zewnętrzny przetwornik o wysokiej rozdzielczości, z zewnętrznym referencem.
    2. Jeżeli wystarczy Ci średnia dokładność, a chcesz ęzby układ był względnie tani, to używasz przetwornika wewnętrznego z zewnętrznym tanim referencem (nawet tani zewnętrzny będzie miał parametry o niebo lepsze od wewnętrznego).
    3. Jeżeli nie zależy Ci na dokładności (na przykład mierzysz temperaturę ładowanej baterii litowej i czy ma ona 3° więcej, czy 5 mniej nie jest istotne, stwierdzasz dołączenie ładowarki sieciowej o prawidłowym napięcie) to używasz przetwornika wewnętrznego z wewnętrznym referencem, ewentualnie jako napięcie referencyjne wykorzystujesz napięcie zasilające.

    Czyli wybacz, ale Twój pomysł zbudowania układu zasilającego procesor (nota bene o bardzo zmiennym poborze prądu) o stabilności porównywalnej z choćby słabym referencem jest bez sensu.

    0
  • Pomocny post
    #5 29 Paź 2010 08:55
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Dokładnie, wystarczy podłączyć zewnętrzne źródło referencyjne i nie trzeba się martwić o stabilność zasilania. Jak już masz wystandaryzowane odczyty z ADC, to możesz je wykorzystać do kalibracji DAC. Stabilizowanie zasilania procesora jest pomysłem słabym, w układach cyfrowych występują gwałtowne skoki poboru prądu, więc taka ultraprecyzyjna stabilizacja jest niemożliwa. Nawet jeśli na pinach zasilających udałoby ci się to zrobić, to z pewnością na samej strukturze i tak występowałyby fluktuacje.

    0
  • #6 29 Paź 2010 09:23
    marek_Łódź
    Poziom 36  

    arturt134 napisał:
    Czyli wybacz, ale Twój pomysł zbudowania układu zasilającego procesor (nota bene o bardzo zmiennym poborze prądu) o stabilności porównywalnej z choćby słabym referencem jest bez sensu.
    To nie ja wymyśliłem procesor, w którym zasilanie całości i referencja ADC są na wspólnym pinie, ja tylko próbuję go zutylizować..

    0
  • Pomocny post
    #7 29 Paź 2010 09:36
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Ale utylizacja nie polega na stabilizowaniu zasilania, bo tego się nie da zrobić, tylko na dołączeniu zewnętrznego źródła referencyjnego. BTW, zapewne procesor ma wyprowadzone osobno masy i zasilanie analogowe? Wbudowane źródła służą wyłącznie do prostych pomiarów o niewielkiej dokładności.

    0
  • Pomocny post
    #8 29 Paź 2010 09:44
    Freddie Chopin
    Specjalista - Mikrokontrolery

    tmf napisał:
    Ale utylizacja nie polega na stabilizowaniu zasilania, bo tego się nie da zrobić, tylko na dołączeniu zewnętrznego źródła referencyjnego.

    Jak mniemam chodzi o dołączenie źródła do normalnego kanału ADC, zmierzenie wskazań i używanie wyniku do korekcji pozostałych?

    Cytat:
    BTW, zapewne procesor ma wyprowadzone osobno masy i zasilanie analogowe?

    Te mniejsze układy nie mają osobnych zasilań.

    Cytat:
    Wbudowane źródła służą wyłącznie do prostych pomiarów o niewielkiej dokładności.

    Osobiście posunąłbym się nawet dalej - wbudowane przetworniki nie służą do dokładnych pomiarów, więc nie ma specjalnie sensu męczyć się z idealizowaniem odczytów z nich - z tego powodu w mniejszych układach zwykle nie ma wyprowadzonego pinu z napięciem odniesienia czy osobnych zasilań.

    4\/3!!

    0
  • Pomocny post
    #9 29 Paź 2010 09:54
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Źródło można podłączyć różnie - jak masz wyprowadzony pin Vref to tam, a jak go nie ma to tak jak piszesz - pod jeden kanał podłączyć referencję i tak kalibrować. Ale to chyba gorszy pomysł bo nie eliminuje szumu krótkookresowego wewnętrznego źródła referencyjnego. Ale tak jak piszesz - wewnętrzne ADC to nie maszynki do ultradokładnych pomiarów, jak komuś zależy na precyzji to się kupuje zewnętrzne ADC - nie bez powodów kosztują one czasami kupe kasy. Chociaż z zewnętrznym źródłem, filtrowaniem zasilania analogowego, te 9 bitów powinno się dać osiągnąć. Więcej z oversamplingiem.

    0
  • #10 29 Paź 2010 16:16
    marek_Łódź
    Poziom 36  

    Freddie Chopin napisał:
    Osobiście posunąłbym się nawet dalej - wbudowane przetworniki nie służą do dokładnych pomiarów, więc nie ma specjalnie sensu męczyć się z idealizowaniem odczytów z nich - z tego powodu w mniejszych układach zwykle nie ma wyprowadzonego pinu z napięciem odniesienia czy osobnych zasilań.
    Można by się posunąć jeszcze dalej i stwierdzić, że przy tak spapranych obwodach zasilania ten procesor w ogóle nie powinien być używany do pomiarów, niemniej z oczywistych powodów gdy już się go używa, konieczne jest maksymalne wystabilizowanie (tudzież ewentualnie skalibrowanie) napięcia VDD i właśnie tego dotyczy moje pytanie. Skoro już się pogodzę z tym, ze nie da się go precyzyjnie skalibrować (jeszcze się z tym nie pogodziłem), to niech chociaż będzie stabilne, żebym nie musiał zbyt często przeliczać współczynnika kalibracji w stosunku do zmierzonej referencji lub nie daj Boże czytać referencji i mierzonego napięcia do us..skutku.

    Ma może ktoś propozycje odnośnie stabilnych stabilizatorów, czy stosować klasyczne popularne?

    nb dyskusja skłania mnie do wykonania wysokostabilnego źródła i organoleptycznego stwierdzenia jak wyglądają pomiary przy zmiennych warunkach obciążeniowych, ale to w wolnej chwili, a póki co przyjąłem do wiadomości Wasze opinie odnośnie jakości pomiarów w takim układzie i dziękuję za konstruktywne, choć negatywne wnioski.

    W sumie jednego królika doświadczalnego mam w postaci LPCxpresso 1343 i te badania mogę zrobić od ręki.

    0
  • #11 29 Paź 2010 20:09
    janbernat
    Poziom 38  

    Bo to się robi tak:
    2W1 czyli precyzyjne zasilanie i referencja do ADC
    Nie może to być stabilizator pobierający napięcie wyjściowe wewnątrz struktury.
    Może to być LM317 albo inny "ustawialny".
    Albo właśnie taki który ma dodatkowe wejście Vsens.
    Oczywiście stabilizuje napięcie na obciążeniu- w tym wypadku- procesorze.
    A jeśli jest tam jakiś inny odbiornik prądu to na nim stabilizacja jest gorsza.
    No i prowadzenie mas i pomiaru napięcia- układ "gwiazdy".

    0
  • #12 29 Paź 2010 20:35
    oxygen0
    Poziom 14  

    janbernat napisał:

    Nie może to być stabilizator pobierający napięcie wyjściowe wewnątrz struktury.
    Może to być LM317 albo inny "ustawialny".

    LM317 pobiera napięcie wewnątrz struktury, ba on utrzymuje napięcie 1,2 V pomiędzy pinami V_out i ADJ. Przy okazji prąd stabilizatora wpływa na napięcie wyjściowe (powodując spadek napięcia na rezystorze pomiędzy masą a ADJ). W taki sposób można używać (prawie?) każdego stabilizatora (patrz noty do LM78xx)

    0
  • #13 29 Paź 2010 21:01
    janbernat
    Poziom 38  

    Ale jaki prąd?
    50uA.
    I jak się zmienia-0.2uA?
    Nie ma ideałów w przyrodzie.
    Stabilizator z oddzielnym pinem Vsens też pobiera jakiś prąd na ten pin.
    Chodzi o proporcję między mA a uA.

    0
  • Pomocny post
    #14 29 Paź 2010 22:28
    medicb
    Poziom 28  

    Jestem przeciwnikiem używania źródła odniesienia jako zasilania, ale skoro nie ma innej opcji to nie pozostaje nic innego. Sam popełniłem swego czasu układ do pomiaru napięcia ładowarek który zasilał się z badanej ładowarki, miał źródło odniesienia i zasilanie procka na jednym układzie. Dokładność nie miała być wielka ale przeszła moje oczekiwania o jakieś 10 razy. Ma to sens gdy tylko wtedy gdy procesor nie jest obciążony niczym zbędnym na pinach co mogło by powodować choćby minimalne spadki napięcia zasilania. Jest dużo źródeł o napięciu całkiem przyjaznym dla elektronika 2,048V ale to pewnie za nisko jak dla Ciebie a i jego wydajność prądowa jest niewielka. Ja sam używam niezawodnego jak dla mnie APL5312 w wersji 3.0 lub 3.3V można z niego wyciągnąć 300mA. W praktyce wartości pomiędzy egzemplarzami wynoszą od 3,02 do 3,04V i nie wachają się wcale przy obciążeniach do 100mA (wyżej nie sprawdzałem). Wartość odniesienia mierzyłem gdy układ już był uruchomiony na docelowej płytce i wpisywałem ją jako ostatnią zmienną w programie aby wyniki były dokładne. Działają do dziś.

    0