Ich baue einen Spannungsteiler, der zum Einspeisen in einen ADC verwendet wird, um die Batteriespannung eines von mir entworfenen Geräts zu bestimmen. Ist es wichtig, die Eingangsimpedanz im ADC zu berücksichtigen und den durch diese zusätzliche Last verursachten Spannungsabfall zu berücksichtigen, oder sollte ich mir darüber keine Gedanken machen?
Ja, Sie müssen auf jeden Fall den Eingangswiderstand und/oder die Anforderungen an den Ruhestrom des ADC-Eingangs berücksichtigen.
Die übliche Technik besteht darin, den Thévenin-Widerstand Ihres Teilers niedrig genug zu halten, dass der durch den ADC-Eingang verursachte Offset „niedrig genug“ ist (z. B. weniger als 1 % oder 1 LSB), abhängig von Ihren Systemanforderungen.
Angenommen, Ihr ADC-Eingangswiderstand beträgt 1 MΩ und Sie möchten den dadurch verursachten Fehler auf weniger als 1 % halten. Daher sollte der Thévenin-Widerstand Ihres Teilers weniger als 10 KΩ betragen.
Jetzt haben Sie also zwei Gleichungen, eine für das Teilungsverhältnis:
und eine für den Widerstand:
und zwei Unbekannte, R1 und R2. Es ist einfache Mathematik, Ihre bekannten Werte für Ratio und R TH einzusetzen und nach R1 und R2 zu lösen.
Ja, Sie müssen die Eingangsimpedanz berücksichtigen, und wahrscheinlich müssen Sie, was noch wichtiger ist, einen Kondensator über den Roheingang des ADC legen. Wenn Sie hohe Impedanzen verwenden möchten, werden viele ADCs, die in MCUs integriert sind, verwendet eine kleine Stromstörung, die die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt, legen Sie also einen 100-nF-Kondensator am ADC-Eingang an Masse.
Es wäre wirklich hilfreich zu wissen, welchen ADC Sie verwenden. In jedem Fall müssen Sie darüber nachdenken, aber die gute Nachricht ist, dass die meisten Mikrocontroller-ADCs Eingänge mit hoher Impedanz haben, sodass ein Teiler mit einigen zehn Kiloohm davon nicht sehr beeinflusst wird.
Wie viel Genauigkeit brauchen Sie? Ab einem bestimmten Punkt müssen Sie sowieso kalibrieren, sodass die Impedanz des ADC an diesem Punkt ohnehin kompensiert werden kann.
Die ADC-Eingangsimpedanz ist im Allgemeinen viel höher als der ESR der Batterie, aber wenn sie zu hoch ist, kann eine unausgeglichene Streukapazität CM-Rauschen injizieren. CMRR muss über die gesamte BW des Stromkreises betrachtet werden. Die Kalibrierung ist der Schlüssel zur Überprüfung von Vfref-Rauschen und Linearitätsstörungen durch digitales Rauschen, das in die analoge Messung gelangt, sodass Schutz, Erdung, Nyquist-Filterung und Abschirmung die Ergebnisse verbessern. Dann sollte das Verhältnis der Widerstandsteilerspannung linear und genau sein. Andernfalls wird die Schaltung Aliasing-Rauschen, CM-Rauschen und Offset-Eingangssignale injizieren, was zu ungenauen Ergebnissen führt. Verwenden Sie ein gutes Signal oder eine DAC-Sägezahnspannung, um Linearität, Verstärkung und Offset zu kalibrieren.
Pugz