AREF è una tensione di rif. Uscita stabile con riferimento analogico (INTERNO)

Sto usando un ingresso analogico su una scheda NANO per misurare il punto medio tra due foto resistive ( Cadmio), con le due estremità esterne legate a GND e una tensione di sorgente. Fondamentalmente un semplice partitore di tensione. Quindi quasi non importa quale tensione di riferimento ho usato in un caso del genere, purché AnalogReference () fosse correttamente impostato corrispondente alla tensione di riferimento, E il carico non ha abbassato quella tensione.

Bene, se ho usato 5V per la mia sorgente e ho impostato AnalogReference (DEFAULT), quindi ipotizzando un carico nel caso peggiore di 4K-ohm, il carico totale sul regolatore 5V è ancora solo 1,25mA. Ma anche così, ho pensato di poter ridurre al minimo il carico di sistema ancora di più impostando AnalogReference (INTERNAL) e utilizzando il pin VREF come sorgente per il mio partitore di tensione.

Beh, sembra funzionare bene, ma io non so che ho visto alcun esempio reale di quello che sto facendo, ovvero utilizzare il pin AREF come tensione di uscita sorgente per il mio partitore di tensione. Usando vREF come sorgente, un carico 4K attirerebbe solo 27,5 microampere con una sorgente a 1.1V. Ma non riesco a trovare alcuna specifica per la corrente massima che dovrei evitare di superare, questo mi ha preoccupato che forse non dovrei nemmeno farlo!

Quindi è accettabile utilizzare il pin VREF come uscita per carichi leggeri, quando si utilizza AnalogReference INTERNO?

Pensieri?

EDIT: Dopo aver ricevuto una risposta “no” ieri, ho fatto alcuni controlli al banco. Ho configurato la mia scheda NANO per interna e ho collegato un potenziometro lineare da 100K completamente aperto da AREF a Ground, con un DVM in parallelo. Luscita del terminale AREF era di circa 1.076, con o senza il carico di 100K. Non proprio 1.1 specificato ma abbastanza vicino. Poi ho ruotato lentamente la pentola per aumentare il carico. A poco meno di 9K il voltaggio è sceso di una quantità piuttosto insignificante, a 1.075. Da lì in poi ci sono state ulteriori piccole diminuzioni, fino a circa 1K, a quel punto ho misurato circa 1.062 V. Al di sotto di 1K, cè stata una diminuzione molto ripida.

Si noti che questo è stato un test “rapido”, eseguito mentre si alimentava il NANO da una porta USB. Tuttavia, ripetere il test con 12V sullingresso DV non ha alterato i risultati in modo significativo.

Anche considerando la sorgente USB, da questo test concludo:

1) Non sembra essere un po di buffering sulloutput VREF. Certamente non si è comportato in quanto si trattava di un semplice caso di una sorgente da 1.1V in serie con unalta impedenza.

2) Fino a un carico di 10K, luscita VREF sembra stabile almeno quanto luscita del regolatore 5.0V.

3) Poiché una caduta di 1.062 da un iniziale a vuoto la tensione di 1.076 equivale a una differenza inferiore al 2%, devo concludere che un carico su VREF (a massa) maggiore di 1K (diciamo 2K per il margine) rende VREF probabilmente utile nei casi come ho descritto, con un carico nel caso peggiore di 4K.

4) Ho ripetuto il mio test con una seconda tavola NANO. Questa volta la tensione iniziale a vuoto era leggermente più alta, 1,084. Tuttavia, la risposta allaumento del carico e il punto K in cui la pendenza è cambiata drasticamente sono rimasti invariati.

Ancora una volta, questa è una scheda NANO arduino e probabilmente un clone. Qualcun altro può verificare o confutare i miei risultati? Sono sicuro che qualcun altro dovrà prendere in considerazione lutilizzo di VREF come ho fatto io, e sarebbe bene saperlo.

Risposta

No, non è accettabile.

Il foglio dati afferma:

AVCC è collegato allADC tramite un interruttore passivo. il riferimento interno di 1,1 V viene generato dal riferimento del bandgap interno (VBG) attraverso un amplificatore interno. In entrambi i casi, il pin AREF esterno è direttamente collegato allADC e la tensione di riferimento può essere resa più immune al rumore collegando un condensatore tra il pin AREF e la massa. VREF può anche essere misurato sul pin AREF con un voltmetro ad alta impedenza. Notare che VREF è una sorgente ad alta impedenza e deve essere collegato solo un carico capacitivo in un sistema.

Il riferimento 1.1V è solo presentato su il pin AREF allo scopo di aggiungere un condensatore di bypass esterno o per misurarlo utilizzando un misuratore di impedenza molto alta. Qualsiasi carico applicato al pin causerà la caduta della tensione di riferimento.

Sebbene possa funzionare in determinate circostanze, non è certamente consigliato. Se vuoi usarlo esternamente, dovrebbe bufferizzarlo attraverso un seguace di tensione a guadagno unitario ad alta impedenza:

schema

simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab

Commenti

  • Hmm! OK, ‘ buone informazioni!’ ho sbagliato, anche se ” ha funzionato “, suppongo lo ha fatto solo perché per un partitore di tensione non aveva importanza quanto avrebbe potuto altrimenti! Tuttavia, ‘ dovrò ripensare un po il mio circuito. Dato che ho solo bisogno di un conteggio ADC rappresentativo del partitore di tensione, sembra che ‘ farei meglio a usare semplicemente il DEFAULT e lavorare con il terminale 5V come riferimento!
  • Vedi la mia modifica. Almeno in base al mio test al banco, sembra che lutilizzo del pin AREF per alimentare un partitore di tensione a basso carico funzioni, entro i limiti che ho documentato
  • Potrebbe funzionare, ma ‘ non è ciò per cui ‘ è progettato. La mia macchina funziona quando la guido da un dirupo. Tuttavia, ‘ non è progettato per questo e dubito che il risultato a lungo termine sarebbe buono. Se vuoi usarlo esternamente dovresti bufferizzarlo attraverso un seguitore di tensione a guadagno unitario ad alta impedenza.
  • Noto che hai citato le specifiche dicendo che AREF dovrebbe essere misurato solo con un voltmetro ad alta impedenza. Ma hai aggiunto la frase ” Tieni presente che VREF è una sorgente ad alta impedenza e solo un carico capacitivo dovrebbe essere collegato in un sistema. “? La tua analogia con la macchina è scarsa. ‘ ho fatto ciò per cui sono venuto per la conferma da alcuni anni senza problemi, ed è stata la mancanza di esempi che mi ha fatto riflettere. Ti garantisco che se guidi la tua auto da un dirupo e misuri i risultati, ‘ non ti porteranno alla domanda ragionevole che ho sollevato.
  • Anchio ‘ farò notare che un buffer di guadagno unitario eseguito con un TL081 (non esattamente un ” rail-to rail ” spec OPAMP) inizierà anche a diminuire oltre un carico di 1k. Ma in base al mio test al banco, ‘ non sarei sorpreso se avessi scoperto che esisteva già un tale buffer interno allATmega328. Non ‘ non ho le parti interne, ma in base alle mie misurazioni, deve esserci già una sorta di buffer.

Risposta

Ora, avendo beneficiato di un ticket di supporto e di una successiva discussione con un ingegnere di TI su questo argomento, posso offrire con sicurezza un qualificato SÌ alla mia stessa domanda. Si scopre che il mio caso è probabilmente lunico che rientra in quelle qualifiche.

  1. Nel caso in cui il RAPPORTO tra due alte resistenze sia lUNICA cosa necessaria da una misurazione A / D, è accettabile usare AREF e GND per la tensione applicata, a condizione che il carico sia basso (vedi punto 2). La ragione principale è che qualsiasi caduta nellAREF causata dal carico aggiunto non influirebbe sul rapporto.
  2. Luso di AREF per una tale situazione dovrebbe comunque garantire la limitazione del carico sul pin AREF a circa 91uA. Per la selezione della sorgente da 1,1 V (INTERNA), ciò equivale a un carico di circa 12 K. Il numero si basa su un calcolo inverso che provocherebbe una differenza di 1 LSB nelle letture analogiche, SE si prevede che altri ingressi analogici vengano utilizzati per altre misurazioni non metriche.
  3. Usare il pin AREF in questo modo rende ancora più importante aggiungere un condensatore dal pin a GND.
  4. Apparentemente non cè pericolo di danneggiare il chip in alcun modo, se il Il pin AREF è stato cortocircuitato.

Commenterò che lingegnere che ha risposto al mio ticket di supporto ha capito che stavo cercando di evitare una modifica del PCB, ma ha consigliato un approccio diverso se avessi avuto occasione di creare unaltra scheda cambia comunque. La sua raccomandazione era di utilizzare lopzione di riferimento analogico ESTERNO, utilizzando il pin 3,3 V disponibile per la tensione AREF e utilizzando unuscita digitale per fornire il mio partitore di tensione. Lidea qui è che avrei ancora il vantaggio della protezione da cortocircuito e, poiché ero preoccupato per il risparmio energetico, potevo portare il pin delluscita digitale a uno stato basso fino a quando non fosse necessario prendere le letture, osservando un ragionevole ritardo per il tempo di assestamento.

Un buon suggerimento in effetti, ma la mia ragione per rispondere alla mia domanda qui è perché sotto i vincoli dati, luso di AREF come descritto nel mio OP è accettabile, non influenzerà la misurazione del rapporto e non potrebbe danneggiare il chip.

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