Cómo mejorar la precisión del voltaje ADC medido en un circuito conectado a Vcc

La pregunta se basa en la siguiente configuración.

Como se muestra, hay un IC para medir con precisión el valor real de la tensión de alimentación de 3,3 V. El valor medido de la fuente de 3,3 V se transfiere a través de SPI al microcontrolador. Este microcontrolador mide el divisor de voltaje entre 3.3V y GND y tiene un voltaje de referencia para su ADC.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Problema: si el voltaje de suministro de 3,3 V está cambiando, la medición del ADC del microcontrolador se verá afectada.

Pregunta: ¿Puedo compensar una fuente cambiante de 3,3 V con la medición del IC si la precisión de este chip está dentro de mis límites?

El ADC debe tener una V de referencia interna más baja y una tolerancia aceptable. Si necesita corrección de errores, por favor. Definir especificaciones, por ejemplo, temp vs error
"hay un IC para medir con precisión el valor real de la tensión de alimentación de 3,3 V". ¿Qué IC estás usando?
Parece que tienes dos cosas que miden el mismo voltaje. ¿Por qué no eliges el más preciso? Y si hay alguna razón, explique contra qué espera compensar y cómo pretende medir la variable de compensación.
Si el voltaje de suministro de 3.3V está cambiando... Voltajes que siempre están cambiando, un voltaje que siempre es exactamente 3.3V no existe. La verdadera pregunta es, ¿ qué se necesita ? Si los 3,3 V provienen de un regulador de voltaje, es posible que ya sea lo suficientemente estable, verifique las especificaciones del regulador de voltaje. También el ADC es importante, si el ADC es, por ejemplo, solo de 4 bits (ejemplo extremo), entonces ni siquiera puede detectar pequeños cambios de voltaje. Pregúntese qué precisión se necesita y qué significa eso para la precisión de otros voltajes.
¡Como se dibuja, el divisor de voltaje + microcontrolador en su esquema podría no estar haciendo nada útil! En muchos uC, la referencia de ADC es el voltaje de suministro (a menos que lo programe de otra manera). La tensión del divisor de tensión también depende directamente de la tensión de alimentación. ¡Entonces su ADC simplemente generaría un número que indica el factor de división del divisor de voltaje independientemente del valor del voltaje de suministro ! Para arreglar eso, el ADC necesita un voltaje de referencia independiente , vea la respuesta de Marko.
No le estoy dando ningún sentido a esta propuesta. Si el IC de la izquierda mide los 3,3 voltios con precisión, utilice su salida digital.
@Andyaka ¿Quiere decir como una ganancia en el microcontrolador a la derecha como: ((3.3V medidos desde IC izquierdo) / 3.3V) * Medición ADC del microcontrolador a la derecha) = medición ADC compensada?
No, según el comentario de Spehro, ¿por qué tiene dos métodos diferentes para medir lo mismo? Simplemente use el método más preciso y olvídese del método inexacto.
Ambas partes tienen otras tareas diferentes, por eso están ahí, pero el divisor de voltaje está conectado al ADC del microcontrolador y ahora está la pregunta de si la precisión se puede mejorar con el conocimiento de los 3,3 V medidos desde el IC a la izquierda.
¿Este divisor de voltaje es un sensor ? Creo que la mayoría de nosotros lo vemos tratando de medir 3.3V dos veces, no medir el valor de un sensor y corregirlo con una medición de 3.3V.
@TimWescott sí, es un sensor, por eso lo estaba dibujando como un potenciómetro. Tal vez lo estaba expresando de una manera confusa.

Respuestas (2)

Si puede obtener mediciones ocasionales más precisas de los 3,3 V, puede corregir la medición a través del divisor de voltaje, que se puede realizar con más frecuencia. Los detalles, como el filtrado, dependerían de cómo cambien los 3,3 V (qué tan rápido y cuánto). Podría ser difícil si los cambios son relativamente grandes y puntiagudos.

Tal vez incluso podría hacer una autocalibración única y almacenar el factor en una EEPROM. Lo que tiene sentido depende mucho de los detalles de lo que estás tratando de hacer. Por ejemplo, para una aplicación agregamos el monitoreo de todos los voltajes y corrientes del riel de suministro porque el instrumento iba a ser muy inaccesible durante la operación.

Sugiero que el factor de corrección máximo permitido sea modesto, pero lo suficientemente grande como para contrarrestar los cambios debido a la tolerancia de referencia del ADC, la deriva, la deriva de temperatura y la tolerancia de la resistencia. Y considere lo que tiene que suceder si la medición precisa llega tarde o nunca se recibe, o está claramente fuera de control: problemas a nivel del sistema.

Entonces, en el software con limitaciones adicionales en la forma en que comenté: ((3.3V medidos desde el IC izquierdo) / 3.3V) * Medición ADC del microcontrolador a la derecha) = ¿medida ADC compensada?
(uCADC actual/uCADC de referencia)*(tensión de medición precisa de referencia). Eso supone que hay un desplazamiento mínimo, que la mayor parte del error es escala.
Perdón por expresarlo de una manera confusa. @TimWescott me dio la pista correcta de que el divisor de votos es un poco engañoso, la parte inferior es un sensor que cambia su resistencia. Traté de representarlo con el símbolo del potenciómetro. Para aclararlo agregué un aviso al dibujo en mi pregunta. (Los 3,3V no se miden dos veces)
Bien, el mismo principio se aplica en cualquier caso.

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Puede usar un opamp para almacenar en búfer el Vref interno de su MCU, y se convierte en un ADC radiométrico. Ejemplo para ADC de 12 bits:

C o d mi = 4095 V r mi F ⋅ V A D C = 4095 V r mi F ⋅ V r mi F R 2 R 1 + R 2 = 4095 R 2 R 1 + R 2

Como puede ver, el V_ref se cancela.

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