Ich möchte die Funktion eines Analog-Digital-Wandlers in einem Mikrocontroller kennen AVDD,AVSS and Vref. Wenn AVDD und AVSS den Bereich der Eingangsspannung darstellen, was ist die Funktion von Vref?
Ich gehe davon aus, dass Sie aufgrund der Namen von Atmel AVRs sprechen.
"AVDD" und "AVSS" sind im Grunde Stromversorgung und Masse für die analogen Teile der Schaltung. Diese müssen an „VDD“ und „VSS“ angeschlossen werden, werden aber separat herausgeführt, damit man „AVDD“ zur Rauschunterdrückung einen Filter hinzufügen kann und digitales Rauschen nicht auf die analoge Masse gekoppelt wird.
"AREF" ist eine analoge Referenzspannung, mit der Sie den oberen Bereich des ADC konfigurieren können. Bei Angabe durch Registerbits wird AREF anstelle von AVDD verwendet, um die ADC-Referenz bereitzustellen. Der ADC-Bereich liegt zwischen AGND und AREF, sodass Sie den vollen Dynamikbereich des ADC nutzen können, selbst wenn die Spitzenamplitude Ihres Eingangssignals kleiner als die Versorgungsspannung ist.
AVDD und AVSS sind die Versorgungsspannungen.
Die meisten ICs können nicht mit Spannungen betrieben werden, die die Spannungen der Versorgungsschiene überschreiten, sodass AVDD und AVSS den Eingangsspannungsbereich bestimmen. Überschreiten Sie diesen Spannungsbereich und die ESD-Schutzdioden beginnen zu leiten und verursachen alle möglichen seltsamen (wenn Sie damit nicht vertraut sind) Verhaltensweisen.
Der Wert der Versorgungsspannung wird als ungenau angenommen und ist daher nicht immer als Referenzspannung für einen ADC geeignet.
Ein ADC benötigt eine Art Referenzwert, da er eine Zahl ausgibt und diese Zahl mit dem Wert der Eingabe zusammenhängt. Wenn die Eingangsspannung 1,00 V beträgt, der ADC aber keine Ahnung hat, „wie viel“ 1,00 V sind, kann er nicht die richtige Zahl ausgeben. Dazu wird eine Referenzspannung benötigt. Die Versorgung könnte verwendet werden, aber manchmal variiert die Versorgungsspannung. Dann kann über den Vref-Pin eine andere (genauere und stabilere) Referenzspannung zugeführt werden.
In einem eigenständigen ADC wird Vref als Referenzpunkt verwendet, um die relative (in Spannung) Größe eines LSB zu bestimmen. Normalerweise ist die Formel etwas für die Wirkung von:
LSB (V) = Vref/(2^(ADC-Bits)-1)
VREF hat die Last, die schnellen Stromstöße zu liefern, während der ADC seine binäre Suchannäherung durchpflügt. Ein ADC, der mit 1 Million Umwandlungen pro Sekunde arbeitet, mit Cref von 10 pF und mit VREF von +5 Volt, benötigt einen mittleren Strom von F * C * Vref; das ist 1e6 * 1e-11 * 5 oder 5e-5 Ampere oder 50 Mikroampere. Somit ist der Quellenwiderstand von VREF ein Fehler, der bei FullScale-Genauigkeit erscheint.
Wenn VREF von einem Operationsverstärker bereitgestellt wird, muss sich dieser Operationsverstärker von dem plötzlichen Anstieg (100-pS-Einschalten) und den Ladeanforderungen der 10-pF-Kappe erholen. Um diese Belastung zu verringern, platzieren Sie einen großen Kondensator direkt neben dem VREF-Pin und erden Sie die Unterseite der Kappe mit dem AGND-Pin. Achten Sie auf Ströme, die in den GND-Spuren fließen, da 100 mA und 10 Quadrate der Spur (100 mils x 10 mils = 10 Quadrate) als 100 mA * (10 * 0,0005 Ohm) = 100 mA * 5 Milliohm = 500 Mikrovolt modelliert werden. Wenn Ihr ADC 16 Bit hat, haben Sie wahrscheinlich LSBs von 60 Mikrovolt oder weniger, und einige Fehler --- 500uV/60uV == 9 LSBs --- werden in der FullScale- oder ZeroScale-Leistung des ADC angezeigt.
Scott Seidmann