Является ли AREF стабильным выходным опорным напряжением с аналоговым опорным значением (ВНУТРЕННЕЕ)?

analog analogreference

Я использую аналоговый вход на плате NANO для измерения средней точки между двумя фоторезистивными (кадмиевыми) элементами, с двумя внешними концами, подключенными к GND и источнику напряжения. По сути простой делитель напряжения. Таким образом, почти не имело бы значения, какое опорное напряжение я использовал в подобном случае, если функция AnalogReference() была правильно установлена в соответствии с опорным напряжением, И нагрузка не снижала это напряжение.

Ну, если бы я использовал 5 В в качестве источника и установил AnalogReference (ПО УМОЛЧАНИЮ), то при наихудшей нагрузке 4 кОм общая нагрузка на стабилизатор 5 В все равно составляет всего 1,25 мА. Но даже в этом случае я решил, что могу минимизировать нагрузку на систему еще больше, установив AnalogReference(INTERNAL) и используя вывод VREF в качестве источника для моего делителя напряжения.

Ну, кажется, это работает нормально, но я не знаю, видел ли я какие-либо реальные примеры того, что я делаю, то есть использую вывод AREF в качестве источника выходного напряжения для моего делителя напряжения. Используя vREF в качестве источника, нагрузка 4K будет потреблять всего 27,5 микроампер с источником 1,1 В. Но я не могу найти спецификацию максимального тока, который мне следует избегать. Это меня беспокоит, может быть, я даже не должен этого делать!

Так допустимо ли использовать вывод VREF в качестве выхода для легких нагрузок при использовании ВНУТРЕННЕГО AnalogReference?

Мысли?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Получив вчера ответ "нет", я провел проверку на стенде. Я настроил свою плату NANO для внутреннего использования и подключил полностью открытый линейный потенциометр 100K от AREF к земле с параллельным DVM. Выход терминала AREF был около 1,076, с нагрузкой 100K или без нее. Не совсем заявленный 1.1, но достаточно близко. Затем я медленно повернул горшок, чтобы увеличить нагрузку. При чуть менее 9K напряжение упало незначительно, до 1,075. С этого момента были дополнительные небольшие снижения, примерно до 1K, после чего я измерил около 1,062 В. Ниже 1 КБ наблюдалось очень резкое снижение.

Обратите внимание, что это был «быстрый» тест, который проводился при питании NANO от USB-порта. Однако повторение теста с 12 В на входе DV существенно не изменило результаты.

Даже учитывая источник USB, из этого теста я делаю вывод:

1) На выходе VREF присутствует некоторая буферизация. Это, конечно, не так, как в простом случае источника 1,1 В, включенного последовательно с высоким импедансом.

2) До нагрузки 10K выход VREF выглядит как минимум таким же стабильным, как и выход регулятора 5,0 В.

3) Поскольку падение на 1,062 от начального напряжения без нагрузки 1,076 соответствует разнице менее 2%, я должен сделать вывод, что нагрузка на VREF (на землю) превышает 1K (скажем, 2K для запаса) делает VREF, вероятно, полезным в таких случаях, как я описал, с наихудшей нагрузкой 4K.

4) Я повторил тест со второй платой NANO. На этот раз начальное напряжение холостого хода было заметно выше, 1,084. Однако реакция на увеличение нагрузки и точка К, в которой наклон резко изменился, не изменились.

Опять же, это плата arduino NANO и, вероятно, ее клон. Может ли кто-нибудь еще подтвердить или опровергнуть мои результаты? Я уверен, что кому-то еще нужно будет рассмотреть возможность использования VREF, как это сделал я, и было бы полезно знать об этом.

, 👍0


2 ответа

2

Нет, это неприемлемо.

В техническом описании указано:

AVCC подключен к ADC через пассивный коммутатор. Внутренний опорный сигнал 1,1 В генерируется из внутреннего опорного сигнала запрещенной зоны (VBG) через внутренний усилитель. В любом случае внешний вывод AREF напрямую подключен к АЦП, а опорное напряжение можно сделать более устойчивым к шуму, подключив конденсатор между выводом AREF и землей. VREF также можно измерить на выводе AREF с помощью вольтметра с высоким импедансом. Обратите внимание, что VREF является источником с высоким импедансом, и к системе следует подключать только емкостную нагрузку.

Опорное напряжение 1,1 В только представлено на выводе AREF с целью добавления внешнего шунтирующего конденсатора или для его измерения с помощью измерителя очень высокого импеданса. Любая нагрузка, приложенная к контакту, вызывает падение опорного напряжения.

Несмотря на то, что это может сработать при определенных обстоятельствах, это определенно не рекомендуется. Если вы хотите использовать его снаружи, вы должны буферизовать его через высокоомный повторитель напряжения с единичным усилением:

схема

,

Хм! Хорошо, это хорошая информация! Я делал это неправильно, хотя это «сработало», я полагаю, это произошло только потому, что для делителя напряжения это не имело такого значения, как могло бы иметь в противном случае! Однако мне придется немного переосмыслить свою схему. Поскольку мне просто нужно число АЦП, представляющее делитель напряжения, похоже, мне лучше просто использовать ПО УМОЛЧАНИЮ и работать с клеммой 5 В для справки!, @Randy

Пожалуйста, смотрите мое редактирование. По крайней мере, основываясь на моем стендовом тесте, кажется, что использование вывода AREF для питания делителя напряжения с низкой нагрузкой работает в рамках ограничений, которые я задокументировал., @Randy

Он может работать, но это не то, для чего он предназначен. Моя машина работает, когда я еду на ней со скалы. Однако он не предназначен для этого, и я сомневаюсь, что долгосрочный результат будет хорошим. Если вы хотите использовать его снаружи, вы должны буферизовать его через повторитель напряжения с единичным усилением с высоким импедансом., @Majenko

Я отмечаю, что вы процитировали спецификацию, в которой говорится, что AREF следует измерять только с помощью вольтметра с высоким импедансом. Но добавили ли ВЫ фразу «Обратите внимание, что VREF является источником с высоким импедансом, и в систему следует подключать только емкостную нагрузку»? У вас неудачная аналогия с автомобилем. Я без проблем делал то, на что пришел для подтверждения, уже несколько лет, и именно отсутствие примеров заставило меня задуматься. Я гарантирую, что если вы сгоните на своей машине с обрыва и измерите результаты, они не приведут вас к разумному вопросу, который я поднял., @Randy

Также я укажу, что буфер с единичным усилением, выполненный с помощью TL081 (не совсем OPAMP со спецификацией «rail-to-rail»), также начнет падать после нагрузки 1k. Но, основываясь на моем стендовом тестировании, я не удивлюсь, если обнаружу, что внутри ATmega328 уже есть такой буфер. У меня нет внутренностей, но, судя по моим измерениям, там уже должен быть какой-то буфер., @Randy

tl081 — это именно то, что редактор схем выдает по умолчанию. Выберите подходящие компоненты для вашего приложения. Все, что я сказал, прямо из таблицы. Если вы считаете, что это неправильно, то возьмите на заметку микрочип., @Majenko

Хорошая точка зрения! Я напишу им и включу свои выводы!, @Randy

1

Теперь, получив заявку в службу поддержки и последующее обсуждение этого вопроса с инженером TI, я могу с уверенностью ответить квалифицированным ДА на свой вопрос. Оказывается, мой случай, вероятно, единственный, который подпадает под эти ограничения.

  1. В случае, когда ОТНОШЕНИЕ между двумя высокими сопротивлениями является ЕДИНСТВЕННЫМ, что требуется от аналого-цифрового измерения, допустимо использовать AREF и GND для приложенного напряжения, при условии, что нагрузка невелика (см. пункт 2). Основная причина заключается в том, что любое падение AREF, вызванное добавленной нагрузкой, не повлияет на соотношение.
  2. Использование AREF в такой ситуации должно по-прежнему обеспечивать ограничение любой нагрузки на вывод AREF примерно до 91 мкА. Для выбора источника 1,1 В (ВНУТРЕННИЙ) это соответствует нагрузке около 12 кОм. Число основано на обратном вычислении, которое может вызвать разницу в 1 LSB в аналоговых показаниях, ЕСЛИ ожидается, что другие аналоговые входы будут использоваться для других непропорциональных измерений.
  3. Использование вывода AREF таким образом делает еще более важным добавление конденсатора от вывода к GND.
  4. Очевидно, нет никакой опасности повредить чип, если контакт AREF закоротит.

Я отмечу, что инженер, ответивший на мой запрос в службу поддержки, понял, что я пытался избежать замены платы, но рекомендовал другой подход, если у меня все равно будет возможность внести другие изменения в плату. Его рекомендация состояла в том, чтобы использовать опцию ВНЕШНЕГО аналогового опорного сигнала, используя доступный контакт 3,3 В для напряжения AREF и используя цифровой выход для питания моего делителя напряжения. Идея здесь в том, что у меня по-прежнему будет преимущество защиты от короткого замыкания, и, поскольку я беспокоился об экономии энергии, я мог бы переключить цифровой выходной контакт в низкое состояние до тех пор, пока не потребуется снятие показаний, соблюдая разумную задержку для времени установления.

Действительно, хорошее предложение, но я отвечаю здесь на свой собственный вопрос потому, что при заданных ограничениях использование AREF, как описано в моем OP, приемлемо, не повлияет на измерение отношения и не может повредить чип.

,
Смотрите также: