differenzieller A/D Wandler in Mega128

[Martin Laabs]

Hallo,

um u.a. die Temperatur von zwei Bleiakku's in einem Auto
zu messen habe ich zwei NTC's die ich in einer Messbrücke
verschalten möchte. (Weil lange Leitungen)
Ich verwende den ATMega128 und es bietet sich je gerade
zu an die beiden differenziellen Eingänge dafür zu
benutzen.
Ich habe das Datenblatt intensiv gelesen aber es ist mir
eines noch unklar.
Wenn an einem Eingang 2,5V und an dem anderen 4,01V anliegen
erhalte ich einen entsprechenden Wert.
Aber wenn die Spannungen an den Eingängen umdrehe. Bekomme
ich den selben Wert oder wird der Wert negiert?
(Ich werde die interne Refferenz von 2,56V benutzen.)

Auf das Problem bezogen: Kann ich, wenn an einem Eingang die
Spannung 2,5V beträgt, an dem anderen Spannungen von 0.4 bis 4V
oder nur 0 bis 2,5V messen.

Meine Schaltung schaut in etwa so aus: (diesmal ohne Tabs)

-+------------------+--- +5V
| |
| | (NTC 10k@25°C) | | R3 10k?
| | 97k@ -20°C | |
| 2.5k@60°C |
+---+ +---+
|10k| | |
| | | | | | R4 10k?
| | | | | |
| | | |
-+------------------+---- GND
| |
\ / \ /

Wie dimensioniert man R3 und R4? Da ich ja kein Strom entnehme
spielt es meiner Meinung keine Rolle solange sie gleich groß sind.

Danke
Martin L.

 

[Georg Meister]

Ich verwende den ATMega128 und es bietet sich je gerade
zu an die beiden differenziellen Eingänge dafür zu
benutzen.
Ich habe das Datenblatt intensiv gelesen aber es ist mir
eines noch unklar.
Wenn an einem Eingang 2,5V und an dem anderen 4,01V anliegen
erhalte ich einen entsprechenden Wert.
Aber wenn die Spannungen an den Eingängen umdrehe. Bekomme
ich den selben Wert oder wird der Wert negiert?
(Ich werde die interne Refferenz von 2,56V benutzen.)

Auf das Problem bezogen: Kann ich, wenn an einem Eingang die
Spannung 2,5V beträgt, an dem anderen Spannungen von 0.4 bis 4V
oder nur 0 bis 2,5V messen.

Bei differentiellen Eingängen ist das Ergebnis bipolar. Wenn also der (-)
Eingang auf Vref=2.5 V liegt, kann die (+) Eingangsspannung zwischen 0 V
(Ergebnis 0x200 = -512) und 5 V (Ergebnis 0x1FF = +511) variieren (Gain=1).

Meine Schaltung schaut in etwa so aus: (diesmal ohne Tabs)
...
Wie dimensioniert man R3 und R4? Da ich ja kein Strom entnehme
spielt es meiner Meinung keine Rolle solange sie gleich groß sind.

Ist nicht egal, weil in die ADC-Eingänge während der Konvertierung
kurzzeitig Ströme fliessen. Entweder Source-Impendanz unter ca. 1 kOhm oder
die beiden Eingänge über OPAMPS puffern. Sonst bekommst du massive Probleme
mit Nichtlinearitäten.

Georg

 

[Martin Laabs]

In article <berej2$8848e$1@id-14890.news.uni-berlin.de>,
"Georg Meister" <georg.meister@gmx.at> writes:
[...]

Danke.

Ist nicht egal, weil in die ADC-Eingänge während der Konvertierung
kurzzeitig Ströme fliessen. Entweder Source-Impendanz unter ca. 1 kOhm
oder die beiden Eingänge über OPAMPS puffern. Sonst bekommst du
massive Probleme mit Nichtlinearitäten.

Ich habe die Stelle jetzt auch gefunden. Und da steht:

"If differential gain channels are used, the input circuitry looks
somewhat different, although source impedances of a few hundred kOhm
or less is recommended."

Damit wäre ich mit meinen 10k Source-Impendanz doch im grünen
Bereich, oder?

Wenn ich einen zusätzlichen OpAmp benutze kann ich mir
die differenziellen Eingänge ja spaaren.
Da ich auch noch den Strom über zwei Shuntwiderstände
messe habe ich ja die Wahl welche Eingangswerte ich
in einem externen und welche im internen OpAmp
verwerte.

Da über den Shunt aber max. 0.7 Abfallen wollte ich
diese Spannungen in einem externen OpAmp verstärken.

Danke
Martin L.

 

[Jan-Hinnerk Reichert]

Martin Laabs wrote:

Hallo,

um u.a. die Temperatur von zwei Bleiakku's in einem Auto
zu messen habe ich zwei NTC's die ich in einer Messbrücke
verschalten möchte. (Weil lange Leitungen)
Ich verwende den ATMega128 und es bietet sich je gerade
zu an die beiden differenziellen Eingänge dafür zu
benutzen.
Ich habe das Datenblatt intensiv gelesen aber es ist mir
eines noch unklar.
Wenn an einem Eingang 2,5V und an dem anderen 4,01V anliegen
erhalte ich einen entsprechenden Wert.
Aber wenn die Spannungen an den Eingängen umdrehe. Bekomme
ich den selben Wert oder wird der Wert negiert?
(Ich werde die interne Refferenz von 2,56V benutzen.)

Im Datenblatt unter "ADC Conversion Results" steht eine Formel für die
Meßergebnisse in Abhängigkeit von der Spannung. Da steht ganz klar two's
complement also vorzeichenbehafteter Wert (wischen -512 und 511 ;-)

Falls ADLAR=0 ist, wirst Du den Wert noch konvertieren müssen, um ein
vorzeichenbehafteten 16bit-Wert zu erhalten.

Jan-Hinnerk

 

[Martin Laabs]

In article <berop3$89th8$1@id-14890.news.uni-berlin.de>,
"Georg Meister" <georg.meister@gmx.at> writes:

Damit wäre ich mit meinen 10k Source-Impendanz doch im grünen
Bereich, oder?

Sollte funktionieren. 100 n Kondensator von beiden Eingängen nach
Masse kann nicht schaden. Source-Impedanz ist übrigens 5 kOhm.

Hmm. Ich habe angenommen das mein NTC einen sehr großen
Widerstand hat. Und dann ist es doch
eine Source Impendanz von 10k, oder?

Da über den Shunt aber max. 0.7 Abfallen wollte ich
diese Spannungen in einem externen OpAmp verstärken.

Shunt etwas kleiner machen, damit max. 0,25 V anfallen und eingebaute x10
Gain-Funktion verwenden.

Hmm. Dann brauche ich aber zwei neue Shunts (oder Shunte?)
Und da ich für die Temperaturmessung zwei und für die
Strommessung nochmal zwei differenzielle Eingänge brauche,
der ATMega128 aber nur zwei echte differenzielle Eingänge
hat (die anderen sieben nutzen einen gemeinsamen negativen
Eingang) brauche ich so oder so einen zusätzlichen OpAmp.

Nur bin ich mir noch nicht so recht im klaren (Habe
das Kapitel in AoE nocht nicht durch *g*)
wie man den OpAmp so beschaltet das er das differenzielle
Signal um einen Faktor x verstärkt.

Tschüss
Martin L.

 

[Georg Meister]

Sollte funktionieren. 100 n Kondensator von beiden Eingängen nach
Masse kann nicht schaden. Source-Impedanz ist übrigens 5 kOhm.

Hmm. Ich habe angenommen das mein NTC einen sehr großen
Widerstand hat. Und dann ist es doch
eine Source Impendanz von 10k, oder?

Du wolltest in deiner Schaltung doch einen 10 kOhm NTC einsetzen.
Sourceimpedanz ist Parallelschaltung aus dem NTC und dem 10 kOhm nach Masse,
also 5 kOhm. Unter 25 degC halt etwas mehr.

Da über den Shunt aber max. 0.7 Abfallen wollte ich
diese Spannungen in einem externen OpAmp verstärken.

Shunt etwas kleiner machen, damit max. 0,25 V anfallen und eingebaute
x10
Gain-Funktion verwenden.

Hmm. Dann brauche ich aber zwei neue Shunts (oder Shunte?)

Shunts.
Spannungsabfall durch einen Spannungsteiler (18k/10k) reduzieren.

Und da ich für die Temperaturmessung zwei und für die
Strommessung nochmal zwei differenzielle Eingänge brauche,
der ATMega128 aber nur zwei echte differenzielle Eingänge
hat (die anderen sieben nutzen einen gemeinsamen negativen
Eingang) brauche ich so oder so einen zusätzlichen OpAmp.

Für die Temperaturmessung kannst du auch zwei normale Eingänge nehmen und
die Differenz ausrechnen.
Also:

ADC1/ADC0 für den ersten Shunt (Gain x10)
ADC3/ADC2 für den zweiten Shunt (Gain x10)
ADC5, ADC4 für den NTC 1
ADC7, ADC6 für den NTC 2

Geht alles ohne externen OPAMP.

Nur bin ich mir noch nicht so recht im klaren (Habe
das Kapitel in AoE nocht nicht durch *g*)
wie man den OpAmp so beschaltet das er das differenzielle
Signal um einen Faktor x verstärkt.

Muss nicht beschaltet werden. Einfach im ADMUX-Register Verstärkungsfaktor
auswählen.

s.g.
Georg