Convertidor Analógico a Digital y Voltajes Negativos

Question

Convertidor Analógico a Digital y Voltajes Negativos

Nunca más

Estoy usando el ADC en un ATtiny24 para grabar una señal de CA. El ADC tiene un rango de 0-3.3V. Estoy usando un rectificador de precisión para deshacerme de la parte negativa de la señal. Adjunto una imagen del circuito que estoy usando para el rectificador. Estoy usando un LMC6484 como amplificador operacional con 3.3V al riel V+ y 0 al riel V-. Estoy usando 1N4004 como diodos y 10k para las resistencias.

Mi registrador puede graficar muy bien la forma de onda del rectificador. PERO el osciloscopio muestra que la salida del rectificador varía de -0.5 a 1V. ¡Pero mi micro muestra una señal con la misma forma de onda que va de 0-1.5V! Si reemplazo el rectificador de precisión con una combinación simple de diodo/resistencia, obtengo una forma de onda que varía de -0.X voltios a Y voltios (dependiendo de la entrada a través del generador de funciones). El micro sigue la forma de la forma de onda correctamente pero el rango de voltaje es de 0.X a Y voltios.

Siempre tengo un poco de una señal negativa incluso con el rectificador de precisión y cuando grafico los resultados a través de mi registrador, parece que el valor negativo más grande se ha movido a cero, por lo que parece que obtengo un rango más grande que la entrada .

¿Es esto el resultado de poner voltajes negativos en mi ADC? ¿Toma los voltajes negativos, establece eso como 'tierra' con respecto a otros voltajes?

¡He ingresado voltajes positivos en el registrador a través de una fuente de alimentación, y lee esos voltajes perfectamente! También sigue muy bien la forma de las formas de onda. El único problema parece ser el rango. Estoy completamente perdido.

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olin lathrop

El pequeño voltaje negativo probablemente se deba a una caída de diodo. No, el A/D no convertirá los valores negativos y luego hará que la referencia cero sea la más negativa de alguna manera, aunque un circuito externo podría hacerlo. Muestre un esquema de su circuito.

Nunca más

es.wikipedia.org/wiki/…

Nunca más

Ese es el circuito que estoy usando. No parece importar QUÉ circuito use: un circuito simple de diodo y resistencia da como resultado el mismo problema. La forma de la onda es muy buena, pero la salida del circuito rectificador parece moverse hacia arriba de alguna manera. Desearía poder adjuntar imágenes, tengo una de un oscopio y un gráfico del registro resultante. :(

Kellenjb

¿Hay alguna posibilidad de que tenga la configuración incorrecta en su osciloscopio?

marcajes

Cree un esquema real que muestre los valores reales de los componentes. Y una fotografía de tu circuito.

marcajes

¿Cómo se conecta la tierra de su alcance al circuito?

Nunca más

Mi alcance, la batería para el micro y el generador de funciones están conectados a tierra juntos.

marcajes

¿Está acoplada la señal de CA? La impedancia de entrada del amplificador operacional cambiará a medida que entra y sale del modo común.

Nunca más

@markrages: Honestamente, no estoy completamente seguro. He estado depurando este problema toda la noche y no puedo recordar. Tengo todos los terrenos conectados correctamente, la lectura de CC para el micro funciona. Inicialmente pensé que era un problema de conexión a tierra, pero resultó ser un error. Entonces pensé que estaba haciendo algo mal con el rectificador y lo reemplacé con un diodo/resistencia. Si ingreso una onda sinusoidal de 2VPP a través de un generador de funciones, el gráfico resultante de los datos será una onda de 0-2V. La forma de la onda parece correcta, pero los voltajes máximos parecen sesgados.

Respuestas (3)

Convertidor Analógico a Digital y Voltajes Negativos

El pequeño voltaje negativo probablemente se deba a una caída de diodo. No, el A/D no convertirá los valores negativos y luego hará que la referencia cero sea la más negativa de alguna manera, aunque un circuito externo podría hacerlo. Muestre un esquema de su circuito.
Ese es el circuito que estoy usando. No parece importar QUÉ circuito use: un circuito simple de diodo y resistencia da como resultado el mismo problema. La forma de la onda es muy buena, pero la salida del circuito rectificador parece moverse hacia arriba de alguna manera. Desearía poder adjuntar imágenes, tengo una de un oscopio y un gráfico del registro resultante. :(
¿Hay alguna posibilidad de que tenga la configuración incorrecta en su osciloscopio?
Cree un esquema real que muestre los valores reales de los componentes. Y una fotografía de tu circuito.
Mi alcance, la batería para el micro y el generador de funciones están conectados a tierra juntos.
¿Está acoplada la señal de CA? La impedancia de entrada del amplificador operacional cambiará a medida que entra y sale del modo común.
@markrages: Honestamente, no estoy completamente seguro. He estado depurando este problema toda la noche y no puedo recordar. Tengo todos los terrenos conectados correctamente, la lectura de CC para el micro funciona. Inicialmente pensé que era un problema de conexión a tierra, pero resultó ser un error. Entonces pensé que estaba haciendo algo mal con el rectificador y lo reemplacé con un diodo/resistencia. Si ingreso una onda sinusoidal de 2VPP a través de un generador de funciones, el gráfico resultante de los datos será una onda de 0-2V. La forma de la onda parece correcta, pero los voltajes máximos parecen sesgados.

marcajes · Answer 1

marcajes

Su alcance está configurado para acoplamiento de CA.

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Telaclavo

+1 Claro. Debe ser esto. Parece que no leí la pregunta :). // @Nevermored, si el pin de suministro V de su amplificador operacional tiene el mismo voltaje que su entrada no inversora, no necesita los diodos. Simplemente deje que el opamp recorte la salida. Incluso sin diodos, el amplificador operacional no puede producir voltajes negativos. Por lo tanto, aún le dará la parte positiva de la señal. Hay una penalización de velocidad, pero a 50 Hz no notarás nada.

Telaclavo · Answer 2

Últimos datos para la señal de CA:

[0 a 50] Hz.
[-22 a +22] V

Si la señal de CA puede bajar a 0 Hz y necesita capturarla, pero sin ninguna razón especial para rectificarla de forma analógica, puede hacer algo como esto:

Esquemático

De esta manera, no necesita diodos ni amplificadores operacionales. Si realmente necesitas rectificarlo, puedes hacerlo en el dominio digital (mediante firmware).

La ecuacion $V_x=f(V_{in},R_1,R_2,R_3)\;$ es:

$V_x=\dfrac{R_3(3.3R_1+R_2V_{in})}{R_2R_3+R_1(R_2+R_3)}$

Datos conocidos: $V_{inMin}=-22\;V$ , $V_{inMax}=22\;V$ , $V_{xMin}=0\;V$ y $V_{xMax}=3.3\;V$ .
Ecuaciones: dos.
Desconocidos: $R_1$ , $R_2$ y $R_3$ .

Puede elegir libremente una de las tres incógnitas, y las otras dos se establecerán según sus datos conocidos y las dos ecuaciones.

Así, por ejemplo, si eliges libremente $R_1$ , puede terminar con:

R1= 3,3k $\Omega$
R2= 495 $\Omega$
R3= 582 $\Omega$

Con esto, un rango Vin de [-22 a +22 V] se asignará a un rango Vx de [0 a +3,3 V].

En realidad no necesito toda la señal. Solo necesito ver qué tipo de voltajes produce la señal. No sé cuál es mi frecuencia más baja, ya que es variable. Irá en cualquier lugar de 0-50Hz. ¿Por qué me sugieres que no rectifique la señal?
Bueno, si puede bajar a 0 Hz, no puede usar un límite. Corregiré el circuito.
Además, no sé los voltajes máximo y mínimo de la señal de CA. Es una señal variable, probablemente asimétrica.
Parece que estaba escribiendo mi respuesta cuando estabas editando la tuya, y nuestros esquemas eran los mismos. He borrado mi respuesta.
@Nevermored Debería averiguar el rango de la señal de CA para tener una mejor respuesta. Si su rango es mayor que [-3,3 a +3,3 V], necesita una tercera resistencia (que no exceda los 3,3 V en Vx).
@stevenvh Muy bien :). Guau, debería aprender holandés de inmediato.
¡No! Escuché que es terriblemente difícil. (Aunque por alguna razón me parece fácil ;-))
@Nunca más Espera. Si Vin puede subir hasta 22 V, necesita la tercera resistencia. Lo agregaré. Por favor, hágame saber también cuál es el voltaje mínimo que puede tomar Vin.
¿Puedes explicar cómo encontraste los valores de las resistencias? No parecen salir automáticamente de la ecuación.
@stevenvh Eso es solo matemáticas. Este sitio es sobre electrónica. Supongo que sabe cómo resolver un sistema de ecuaciones. Y, si no, no preguntó sobre eso, de todos modos. Quería saber cómo hacer lo que quiere.
@Nevermored Le sugerí que no rectificara la señal en el dominio analógico (todavía puede hacerlo en el dominio digital) porque no dijo por qué lo necesita, y eso me hace pensar que en realidad no lo necesita. Rectificarlo implicará amplificadores operacionales y diodos, y tapas de derivación para el amplificador operacional y más cableado.
ah Está bien, eso tiene sentido. Créame, la ÚNICA razón por la que me resisto a la idea es porque el circuito ya está construido e integrado con el resto del sistema. Hace 12 horas, habría saltado sobre esto. Quitarlo será un dolor significativo. No estoy tratando de ser un idiota.
Desde su primer comentario, tengo la idea de que puede hacerlo con el valor máximo, por lo que también puede escribir un detector de picos de software. Acepto hacerlo en el software si puede guardar los componentes de esa manera.
Necesito asignar voltajes a otras señales en el sistema. Entonces, no solo estoy interesado en el valor máximo de mi señal.
@ Nevermored - Pero dijiste que no necesitas toda la señal. ¿Qué necesitas entonces? ¿Algunas muestras, submuestreo? ¿Un valor medio, RMS? ¿Cuáles son esos voltajes que quieres mapear?
¡Sólo quería dar las gracias por esto! Terminé usando esto y definitivamente hizo que mi circuito fuera mucho más simple.

stevenvh · Answer 3

Puede traducir y escalar con solo tres resistencias. Para una situación en la que la entrada máxima > $V_+$ y entrada mínima < $V_-$ Encontré una manera muy fácil de calcular las resistencias de escala.

Utilice un pull-up para $+3.3V$ y y un menú desplegable para $GND$ . Entonces nosotros tenemos

ingrese la descripción de la imagen aquí

(el +5V debe leerse como +3.3V)
Consideraremos dos situaciones: una con $V_{IN}$ = $-22V$ y uno con $V_{IN}$ = $+22V$ . Tendremos un conjunto de dos ecuaciones, por lo que podemos elegir 1 valor de resistencia. Echemos $10k$ para $R2$ .

Primero. $V_{IN}$ = $-22V$ . El ADC debe entonces estar en $0V$ . Eso significa que no habrá ninguna corriente a través $R3$ , ya que no hay diferencia de voltaje. Entonces $R2$ y $R1$ formar un divisor de tensión con

$\dfrac{0V - (-22V)}{R2} = \dfrac{3.3V - 0V}{R1}$

o

$R1 = \dfrac{3.3V}{22V} \cdot 10k\Omega = 1500\Omega$

Encontramos nuestro primer valor.

Luego la segunda situación. $V_{IN}$ = $+22V$ . El ADC debe entonces estar en $+3.3V$ . Eso significa que no habrá ninguna corriente a través $R1$ , ya que no hay diferencia de voltaje. Entonces $R2$ y $R3$ formar un divisor de tensión con

$\dfrac{22V - 3.3V}{R2} = \dfrac{3.3V - 0V}{R3}$

o

$R3 = \dfrac{3.3V}{18.7V} \cdot 10k\Omega = 1765\Omega$

Encontramos nuestro segundo valor. Entonces

$R1$ = 1500 $\Omega$ ,
$R2$ = 10k $\Omega$ ,
$R3$ = 1765 $\Omega$ .

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