Меню

Ацп опорное напряжение схема



Внешние источники опорного напряжения

Для нормальной работы АЦП МК необходим источник опорного напряжения (ИОН). Если использовать внутренний ИОН, то могут возникнуть проблемы с его низкой температурной стабильностью и большим технологическим разбросом номинального напряжения. Для точных измерений (в том числе с нестандартными опорными напряжениями) практикуют подключение внешнего ИОН к выво-ду KREF МК. Состоять он может из дискретных элементов (Рис. 4.7, а. и) или из интегральных микросхем (Рис. 4.8, а. к).

Внешние источники опорного напряжения

Рис. 4.7. Схемы подключения внешних ИОН на дискретных элементах <начало):

а) МК(1) использует для своих измерений внутренний ИОН. Его выходное напряжение KRRF является внешним ИОН по отношению к МК(2). Достоинство — синхронизация измерений;

б) VD1 — это прецизионный стабилитрон «Shunt Voltage Reference» (фирма Analog Devices) с точностью поддержания выходного напряжения ±0.1%. Фильтр R2, C1 снижает ВЧ-помехи. При переходе на повышенное питание +5 В необходимо заменить резистор R1 (2.94 кОм). Для снижения потребляемого тока можно увеличить сопротивление резистора R1 до 34.8. 41.2 кОм;

в) VD1 — это широкодиапазонный стабилитрон «Adjustable Voltage Reference» фирмы National Semiconductor. Резистор RI задаёт ток через VDI в пределах 0.01. 20 мА. Если вместо LM385-2.5 поставить LM4040-4.1 и увеличить резистор до 10 кОм, то KREF станет равным +4.096 В;

г) регулируемый ИОН с плавной юстировкой напряжения многооборотным резистором R3

д) VD1 — это трёх вы вод ной стабилитрон «Programmable Shunt Regulator» (серия «431»). Двухполюсное включение VD1 определяет опорное напряжение +2.5 В (или +1.25 В в серии «1431»);

е) опорное напряжение +4.9 В поступает с выходной линии МК. Такое включение полезно при тестах (НИЗКИЙ/ВЫСОКИЙ уровень) и для удобства разводки печатной платы;

Читайте также:  Допустимое напряжение зарядки аккумулятора 12 вольт

Внешние источники опорного напряжения

Рис. 4.7. Схемы подключения внешних ИОН на дискретных элементах (окончание):

ж) регулируемый ИОН на основе трёхвыводного стабилитрона VD1 серии «431». Опорное напряжение определяется по формуле KREF[B] = 2.5-(1 + Я,[кОм]/Я2[кОм]);

з) напряжение KREF близко к напряжению питания. Из особенностей — двухступенчатая фильтрация помех при помощи элементов L1, C1 и RI, С2, СЗ;

и) на вход VREF подаётся опорное напряжение, которое чуть больше напряжения питания Усс МК. Это обеспечивает широкий динамический диапазон измерений, но надо следить, чтобы разница между КЕРи Усс не превышала 0.2 В. Если поставить стабилитрон VDI LM4040DIZ-5.0, то опорное напряжение уменьшится до +5.0 В, а точность установки улучшится с 5 до 1 %.

Внешние источники опорного напряжения

Внешние источники опорного напряжения

Рис. 4.8. Схемы подключения внешних ИОН на микросхемах (начало):

а) использование низковольтного стабилизатора напряжения DA1 в качестве ИОН;

б) точность установки опорного напряжения составляет 2.4% (5.00 В ± 120 мВ). Замена стабилизатора DAI — 78L05. Конденсаторы C1 и С2 необходимо располагать возле выводов DA /;

в) точность установки опорного напряжения DA 1 составляет 0.05% (5.00 В ± 2.5 мВ), температурная стабильность 5 ррт/°С (25 мкВ на один градус);

г) двухступенчатый стабилизатор (VDI, DAI). Точность установки опорного напряжения DAI (фирма Intersil) составляет 0.01% (5.00 В ± 0.5 мВ), температурная стабильность 5 ррш/°С; ©

Внешние источники опорного напряжения

Рис. 4.8. Схемы подключения к МК внешних ИОН на микросхемах (окончание):

д) плавно регулируемый ИОН в пределах 0. +3 В. Замена стабилизатора DA1 аналогичным, нос другим выходным напряжением (+2.5. +5 В), задаёт верхний предел регулирования;

е) повышенная стабильность ИОН благодаря генератору тока на микросхеме DA1. Ток через трёхвыводной стабилитрон VDI (1. 8 мА) определяется по формуле /[мА] = 1.25 /[кОм];

ж) программно регулируемый ИОН 0. +5 В на микросхеме DA1 фирмы Microchip. Функционально это дискретный 6-битный переменный резистор с крайними выводами «А», «В» и средним выводом «W». Сопротивление от 2.1 до 50 кОм. Буферным повторителем служит ОУ DA2;

Читайте также:  Отключение проводов путем резки допускается при фазном напряжении сети не выше

з) оперативная смена двух напряжений. Высокоточный ИОН на микросхеме DA1 (фирма Analog Devices) выдаёт напряжение +2.5 или +3 В в зависимости от положения перемычки SL Фильтр LI, CI снижает помехи по питанию;

и) вывод KREF МК соединяется с линией питания, которая и служит внешним ИОН. Напряжение питания регулируется резистором R3. Значение +5.12 В выбрано не случайно. Это сделано для того, чтобы при 10-битном АЦП МК цена одного деления составляла ровно 5 мВ;

к) регулируемый ИОН с повышенной нагрузочной способностью на основе повторителя DA1. Выходное напряжение +2.5 В может использоваться для средней точки других ОУ.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

Источник

Нетрадиционное включение опорного источника позволяет АЦП измерять собственное напряжение питания

Maxim MAX6025 MAX1087

Björn Starmark , Orville Buenaventura , Sören Käck

Если АЦП используется для контроля напряжения системного источника питания, можно столкнуться с ситуациями, в которых напряжение питания превышает опорное напряжение АЦП (Рисунок 1). Однако входное напряжение АЦП не может превышать его опорного напряжения. Чтобы привести напряжение питания к входному диапазону АЦП, можно использовать внешний резистивный делитель, но даже при допуске 0.1% резисторы будут вносить неприятные ошибки. Для решения этой проблемы можно исключить из схемы делитель, соединив вход опорного источника АЦП с его источником питания и подключив один из входов АЦП к выходу прецизионного источника опорного напряжения, – в данном случае 2.5-вольтовой микросхемы MAX6025A (Рисунок 2).

Рисунок 1. Точный резистивный делитель приводит напряжение источника питания к диапазону
входных напряжений этого АЦП, но вносит ошибки измерения.

В такой конфигурации АЦП измеряет напряжения на своих входах относительно напряжения источника питания. Используя оцифрованное опорное напряжение в качестве эталона, контроллер системы вычисляет отношение опорного напряжения к напряжению источника питания и корректирует результаты измерений на остальных входах. Вход внешнего опорного источника АЦП должен допускать подключение напряжения, равного напряжению его источника питания, а любой шум на шине питания искажает измерения во всех каналах. Поэтому для снижения шума шины питания в среде с электрическими помехами может потребоваться добавление фильтра нижних частот, обеспечивающего дополнительную развязку с АЦП.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник