Messen einer Spannung, die höher ist als Ihre Referenzspannung

Frage: Wie misst man eine Eingangsstromschiene?

Nehmen wir an, ich möchte eine Schaltung bauen, die eine Last einschaltet, die 1 A von einer 5-V-Stromschiene zieht (das ist die Versorgung für das Gerät) und dann diese Schiene misst, um zu sehen, ob sie abfällt und wenn ja, um wie viel. Dies scheint ein Henne-Ei-Problem zu sein, da Sie die 5 V offensichtlich nicht als Referenz verwenden können. Ich habe wenig praktische Erfahrung mit ADCs, vermute aber, dass eine Bandlückenreferenz eine Rolle spielen wird, wenn dies lösbar ist. Gibt es eine Möglichkeit, dies zu tun?

Verwenden Sie eine Zenerdiode als Spannungsreferenz (was eine Art Bandlückenreferenz AFAIK ist).
Man braucht eine Spannungsreferenz, um eine Spannung zu messen, und die Verfügbarkeit einer Bandlücken-Spannungsreferenz widerspricht den Bedingungen der Frage! Eine in integrierten Schaltungen weit verbreitete Bandgap-Referenz erzeugt eine konstante Spannung, unabhängig von Schwankungen der Stromversorgung, Temperaturänderungen und der Belastung des Geräts. Normalerweise hat es eine Ausgangsspannung von etwa 1,25 V, nahe der theoretischen Bandlücke von 1,22 eV von Silizium bei 0 K. Siehe die Schaltung hier en.wikipedia.org/wiki/Band_gap_reference .
Richtig, also kann ich sehen, wie eine Bandlücken-Spannungsreferenz als zuverlässige Obergrenze für einen ADC verwendet werden könnte, aber was ist, wenn die Spannung, die Sie messen möchten, höher ist? Der Wiki-Link besagt: "Normalerweise hat es eine Ausgangsspannung von etwa 1,25 V". Nehmen wir an, Ihr Vref ist 1,25. Wie misst man höhere Spannungen zuverlässig? Ich zeige vielleicht meine Unwissenheit darüber, wie ADCs funktionieren, aber los geht's.
Titel bearbeitet, um die Frage zu klären
Wenn die zu messende Spannung höher als Ihre Bandlücke ist, verwenden Sie einen Spannungsteiler, um die gemessene Spannung zu verringern. Puffern Sie bei Bedarf mit einem Präzisions-Operationsverstärker.

Antworten (3)

Angenommen, Sie haben einen ADC mit einer Referenz, die der Versorgungsspannung entspricht, die Sie messen möchten (in diesem Fall 5,0 V).

Wenn Sie eine LM431-Shunt-2,495-V-Referenz (das ist eine billige, es gibt solche mit viel engeren Toleranzen) mit einem Widerstand verwenden, können Sie die Versorgungsspannung berechnen. Nennen Sie den 2,495-V-Eingang Vx

Da (für einen 10-Bit-ADC) ADC_count = 1024 * Vx/Vref, können wir berechnen

Vref = 1024*Vx/ADC_Count. Dies ergibt ein Ergebnis mit 9-Bit-Auflösung (die Genauigkeit hängt davon ab, wie genau Ihr Vx ist).

Wenn also Vx = 2,490 und Ihr ADC_Count 0x212 ist, dann beträgt die Versorgungsspannung/Referenz 4,81 V.

Wer den Kehrwert nicht berechnen möchte, kann den ADC mit einer geregelten Referenz betreiben und die Versorgungsspannung so herunterteilen, dass sie im Bereich des ADC liegt. Dies würde auch mehr Auflösung ergeben, wenn Sie es nicht so stark wie 2:1 teilen.

Sie können den LM431 auch mit zwei Widerständen verbinden, um (sagen wir) einen 4,0-V-Nenn-Vx zu erhalten, was auch die Auflösung verbessert. Oder verwenden Sie eine andere Referenz mit einer höheren Ausgangsspannung (Referenzen mit 4,096 V sind verfügbar).

Bei einigen System-on-Chip-Mikroprozessoren können Sie die ADC-Spannung nicht separat liefern. Ihre erste Idee ist ein guter Trick, um dieses Problem zu überwinden. Es stellt das Ganze auf den Kopf. Danke! Ich werde diesen Trick wahrscheinlich anwenden, möglicherweise in sehr naher Zukunft.
Viele / die meisten Mikrocontroller mit ADCs enthalten bereits eine Bandgap-Referenz, sodass Sie die externe Referenz nicht benötigen - oder sogar, wenn 5 V die Versorgungsspannung Ihrer MCU ist - den Widerstandsteiler!

Wenn ich die Frage richtig verstehe, ist es erwünscht, dieselbe Versorgungsschiene zu messen, von der der ADC mit Strom versorgt wird. (?)

Eine übliche Lösung besteht darin, eine stabile Referenzspannung V 2 in Bezug auf eine Variation von V cc zu messen , anstatt eine niedrigere Spannung von einer Variation von V cc abzuleiten und sie in Bezug auf eine stabile Referenzspannung zu messen.

Erstellen Sie eine stabile Referenzspannung V 2 < V cc , aber verwenden Sie sie nicht als Spannungsreferenz eines ADC. Verwenden Sie V cc als Spannungsreferenz des ADC und messen Sie V 2 in Bezug auf V cc . Wenn V 2 stabil ist und V cc abfällt, steigt die ADC-Messung für V 2 an.

Der Abfall, gemessen in Volt, wenn 1 A gezogen wird, ist numerisch gleich dem Ausgangswiderstand in Ohm der 5-V-Versorgung; für eine geregelte Versorgung werden dies wahrscheinlich einige Milliohm sein. Wenn die 1-A-Last kontinuierlich bei niedriger Frequenz geschaltet wird, kann die Aufgabe durch Messen des Spitze-zu-Spitze-Spannungshubs an der Versorgung gelöst werden, was mit höchster Genauigkeit durch ein wechselstromgekoppeltes Oszilloskop oder einen Synchrondetektor erfolgen kann.

Messen einer Spannung, die höher ist als Ihre Referenzspannung
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v