Medir un voltaje que es más alto que su voltaje de referencia

Pregunta: ¿Cómo medir un riel de alimentación de entrada?

Digamos que quiero construir un circuito que cambie una carga que extraiga 1A de un riel de alimentación de 5V (que es el suministro para el dispositivo) y luego mida ese riel para ver si cae y cuánto. Esto parece un problema del huevo y la gallina, ya que obviamente no puede usar los 5V como referencia. Tengo poca experiencia práctica con ADC, pero sospecho que si esto se puede resolver, una referencia de banda prohibida jugará un papel. ¿Hay alguna manera de hacer esto?

Use un diodo Zener como referencia de voltaje (que es un tipo de referencia de banda prohibida AFAIK).
¡Se necesita una referencia de voltaje para medir un voltaje, y tener una referencia de voltaje de banda prohibida disponible contradice los términos de la pregunta! Ampliamente utilizada en circuitos integrados, una referencia de banda prohibida produce un voltaje constante independientemente de las variaciones de la fuente de alimentación, los cambios de temperatura y la carga en el dispositivo. Por lo general, tiene un voltaje de salida de alrededor de 1,25 V, cerca de la banda prohibida teórica de 1,22 eV del silicio a 0 K. Vea el circuito aquí en.wikipedia.org/wiki/Band_gap_reference .
bien, entonces puedo ver cómo una referencia de voltaje de banda prohibida podría usarse como un límite superior confiable para un ADC, pero ¿qué pasa si el voltaje que desea medir es más alto que eso? El enlace wiki dice: "Por lo general, tiene un voltaje de salida de alrededor de 1,25 V". Digamos que su Vref es 1.25. ¿Cómo se miden de manera confiable voltajes más altos que eso? Puede que esté revelando mi ignorancia sobre cómo funcionan los ADC, pero ahí lo tienes.
título editado para aclarar la pregunta
Si el voltaje que necesita medir es más alto que su banda prohibida, entonces use un divisor de voltaje para reducir el voltaje que está midiendo. Buffer si es necesario con un amplificador operacional de precisión.

Respuestas (3)

Suponga que tiene un ADC con una referencia igual al voltaje de suministro que está tratando de medir (5,0 V en este caso).

Si usa una referencia de derivación LM431 de 2.495 V (que es barata, hay otras con tolerancias mucho más estrictas disponibles) con una resistencia, puede calcular el voltaje de suministro. Llame a la entrada de 2.495V Vx

Dado que (para un ADC de 10 bits) ADC_count = 1024 * Vx/Vref, podemos calcular

Vref = 1024*Vx/ADC_Cuenta. Esto dará un resultado con una resolución de 9 bits (la precisión dependerá de qué tan preciso sea su Vx).

Entonces, si Vx = 2.490 y su ADC_Count es 0x212, entonces el voltaje de suministro/referencia es 4.81V.

Si no le gusta tener que calcular el recíproco, puede operar el ADC con una referencia que esté regulada y dividir el voltaje de suministro para que esté dentro del rango del ADC. Esto también daría más resolución si no lo divide tanto como 2:1.

También puede conectar el LM431 con dos resistencias para obtener (digamos) un Vx nominal de 4,0 V, lo que también mejorará la resolución. O utilice otra referencia con un voltaje de salida más alto (hay referencias de 4.096V disponibles).

Algunos microprocesadores de sistema en chip no le permiten suministrar el voltaje ADC por separado. Tu primera idea es un buen truco para superar ese problema. Le da la vuelta a todo. ¡Gracias! Probablemente usaré ese truco, posiblemente en un futuro muy cercano.
Muchos/la mayoría de los microcontroladores con ADC ya incluyen una referencia de banda prohibida, por lo que no necesita la referencia externa, o incluso, si 5v es el voltaje de suministro de su MCU, ¡el divisor de resistencia!

Si entiendo la pregunta correctamente, se desea medir el mismo riel de suministro desde el que se alimenta el ADC. (?)

Una solución común es medir un voltaje de referencia estable V 2 con respecto a la variación de V cc , en lugar de derivar un voltaje más bajo a partir de la variación de V cc y medirlo con respecto a la referencia de voltaje estable.

Cree un voltaje de referencia estable V 2 < V cc , pero no lo use como referencia de voltaje de ADC. Use V cc como referencia de voltaje del ADC y mida V 2 con respecto a V cc . Si V 2 es estable y V cc está cayendo, la medida de ADC para V 2 aumentará.

La caída medida en voltios cuando se dibuja 1A es numéricamente igual a la resistencia de salida en ohmios del suministro de 5V; para un suministro regulado que probablemente será de unos pocos miliohmios. Si la carga de 1A se cambia continuamente a una frecuencia baja, la tarea se puede realizar midiendo la oscilación de voltaje de pico a pico en el suministro, lo que se puede hacer con la mayor precisión mediante un osciloscopio acoplado de CA o un detector síncrono.

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