Kann mir jemand helfen, die Ausgangsimpedanz zu einem ADC zu verstehen?

Ich habe eine IR-Erkennungsschaltung, die aus einem Fototransistor und einem Widerstand in einer Spannungsteilerkonfiguration besteht, wie die rechte Schaltung hier:

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In meinem Fall ist R_L = 1 MOhm, da ich einen geringen Stromverbrauch möchte. Ich verbinde V_out mit einem ADC-Pin meiner ATtiny85-MCU. Nun zu meiner Frage: Das ATtiny85-Datenblatt besagt, dass " der ADC für analoge Signale mit einer Ausgangsimpedanz von ungefähr 10 kOhm oder weniger optimiert ist " .

Das Problem ist, dass ich nicht verstehe, was "Ausgangsimpedanz" ist, wenn wir über einen ADC sprechen. Hat meine Schaltung wie oben eine Ausgangsimpedanz von 10 kOhm oder weniger? Und warum heißt es Impedanz, ich dachte, dieser Begriff wird nur für Wechselstromsignale verwendet? In meinem Fall möchte ich höchstens ein paar Mal pro Sekunde eine Spannung lesen, um die Stärke des einfallenden Infrarotlichts zu messen.

Antworten (3)

Die Schaltung auf der linken Seite in Ihrer Frage gibt ihr Signal am Kollektor aus (er wird als gemeinsamer Emitter bezeichnet) und dieser hat eine Ausgangsimpedanz, die ungefähr dem Wert von entspricht R L oder 1M Ohm. Das ist theoretisch zu hoch für Ihren ADC und Sie bekommen Fehler und Rauschprobleme. Es könnte für das, was Sie brauchen, gut genug funktionieren - es ist in einigen Anwendungen kein Show-Stopper: -

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Auf der rechten Seite wird die Schaltung als "gemeinsamer Kollektor" bezeichnet, und normalerweise kann dies als eine Ausgangsimpedanz von einigen Ohm angesehen werden, sodass diese Schaltung besser zum Anschließen an einen ADC des von Ihnen vorgeschlagenen Typs geeignet ist.

Die "Ausgangsimpedanz" ist normalerweise mit dem Ausgangswiderstand für Halbleiterverstärker identisch (es sei denn, Sie erreichen HF). Stellen Sie sich das so vor; Bei einer kleinen Batterie kann sie eine Ausgangsimpedanz von weniger als 1 Ohm haben - 1 Ohm schränkt die Fähigkeit ein, eine unbegrenzte Strommenge an einen Kurzschluss zu liefern (vereinfachte Erklärung). Größere Batterien können viel mehr Strom liefern und haben kleinere Ausgangswiderstände.

Sie haben wahrscheinlich schon von Lautsprechern mit einer Impedanz von 8 Ohm, 16 Ohm oder 4 Ohm gehört – das ist ihre „Eingangs“-Impedanz, und die Endstufe, die einen dieser Lautsprecher antreibt, muss normalerweise eine „Ausgangs“-Impedanz von weniger als 1 Ohm haben um die Leistung des Lautsprechers zu maximieren.

Danke. Daraus schließe ich, dass eine zu große Ausgangsimpedanz den Strom in den ADC senkt und somit die Zeit zum Laden des Kondensators erhöht, der vom ADC für seine Messung verwendet wird. Eine zu lange Ladezeit kann zu ungenauen Ergebnissen führen. (Woher weiß der ADC, dass die Kappe trotzdem geladen ist? Misst er den Strom?) Ich bin mir nicht sicher, warum die Leckströme I_IH und I_IL da sind ... warum sollte es im ADC Leckströme geben?
@DavidHögberg das ist es auf den Punkt gebracht! Der ADC weiß nicht, dass die Kappe vollständig aufgeladen ist - er muss davon ausgehen, dass dies der Fall ist, und das führt zu dem Grundproblem. Einige ADCs haben schöne Eingangspuffer, sodass Sie sich keine Gedanken über die Ausgangsimpedanz machen müssen, und das Hinzufügen eines externen Puffers wird häufig mit einem relativ schnellen Operationsverstärker durchgeführt.

Andys Antwort gibt gute Informationen zum Entwerfen Ihrer Schaltung.

Lassen Sie mich versuchen, auf Ihr Missverständnis bezüglich der ATtiny-Spezifikation einzugehen.

Der ADC ist für analoge Signale mit einer Ausgangsimpedanz von ca. 10 kOhm oder weniger optimiert.

Dies sagt nichts über die Ausgangsimpedanz des ADC aus.

Es besagt, dass jede Schaltung, die Sie verwenden, um einen Eingang für den ADC bereitzustellen, eine Ausgangsimpedanz unter 10 kOhm haben muss.

Andys Antwort gibt einen guten Überblick darüber, wie das auf Ihre Situation zutrifft.

Die ADC-Standardeinstellung ist im Tri-State-Hi-Widerstand. Sie können den Ausgang als LOW- oder HIGH- oder oder High-Pullup einstellen

DDR PORT State 0 0 Tristate (hohe Impedanz); kein Pull-up Default bei Reset 0 1 hochohmig mit Pull-up 1 0 Ausgang LOW 1 1 Ausgang HIGH

Ihr Beitrag beantwortet keine der Fragen von David Högberg. Er spricht über die Ausgangsimpedanz seines Spannungsteilernetzwerks. Ich ermutige Sie, Ihre Antwort zu bearbeiten und weitere nützliche Informationen bereitzustellen.
Kann mir jemand helfen, die Ausgangsimpedanz zu einem ADC zu verstehen?
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