ADC로 음의 전압을 어떻게 측정합니까?

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10 비트 ADC가 내장 된 PIC 마이크로 컨트롤러로 작업하고 있으며 -1 ~ -3V 범위의 전압을 측정하려고합니다.
반전 모드에서 op-amp를 사용하여 전압을 양수로 만든 다음 마이크로 컨트롤러의 adc에 공급하려고 생각했지만 여기서는 부정적인 전원 공급 장치로 opamp에 전원을 공급해야합니다. 현재 부정적인 전원 공급 장치를 사용하고 싶지 않으며이 구성을 달성 할 수 있는지 궁금합니다. 도와 드릴까요?

microcontroller pic adc

— 케빈 보이드
소스

1

측정하고있는 -1 ~ -3V는 모니터링하려는 LM337의 출력입니다.

— Kevin Boyd

관련 : 그림과 -20V를 측정하기 위해 + 20V 전압

— davidcary

완전한 답변을 완성하기에 충분한 세부 정보가 없지만 PIC에 VREF- (음의 기준 전압) 핀이 있으면 참조 전압을 창의적으로 사용하여 추가 인버터없이 직접이 작업을 수행 할 수 있습니다.

— Sparr

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반전 증폭기는 전압을 반전 네가티브 레일을 필요로하지 않는다.

gschem

파워 레일을 출력을 공급하는 것으로 생각하십시오. 회로를 보면 모든 연산 증폭기 핀이 0V 이상의 전압에 연결되어 있습니다. -1 ~ -3 범위가되면 출력에서 1 ~ 3과 정확히 반대로 표시됩니다. 당신의 핀의 입력 임피던스가 매우 (너무 오래 R로이 회로에 영향을 미치지 않습니다 이것은 또한, 버퍼로 당신에게 몇 가지 장점을 제공 _에서 || R의 _f는 크다).

간단한 저항 분배기가 작동한다는 것에 동의합니다.이 또한 작동한다는 것을 알려주십시오.

— 코르 툭
소스

2

+1-네거티브 입력을받는 ADC가없는 경우 올바른 방법입니다.

— Jason S

3

아닙니다. 연산 증폭기의 레일은 출력의 경계입니다. rail-to-rail op-amp가 경계에 매우 가까운 곳. 당신은 많은 사람들이 그들의 연산을 op-amp를 디자인하는 데 보냈다. 완벽한 연산 증폭기와 같은 것은 없지만 일반적으로 특정 경우에 완벽한 연산 증폭기가 있습니다.

— Kortuk

4

참고로이 구성에서 입력으로 -Vcc를 초과하면 출력이 Vcc 레일에 도달합니다. 일부 연산 증폭기는 1 볼트 이상의 레일에 들어 가지 않으며, 일부 연산 증폭기는 50mV 이내에 있습니다. 더 큰 입력 신호를 얻는 경우 더 큰 양으로 나누고, -1 ~ -10 V 신호가 있으면 2로 나눠 문제를 해결하십시오.

— Kortuk

2

@Kortuk- 어떤 경우 에도 완벽한 연산 증폭기는 없습니다 . 그러나 모든 프로젝트에 대해 가격을 고려할 때 사용 가능한 선택 중에서 가장 좋은 연산 증폭기가 있습니다.

— 코너 울프

3

@ 가짜 이름, 이것이 통신 오류의 경우라고 생각합니다. 그것이 필요한 사양을 충족하고 저렴한 경우 완벽한 연산 증폭기를 갖습니다. 그것은 내 말이 될 것입니다, 나는 당신이 무엇을 의미하는지 이해합니다. 나는 긍정적이기 때문에 한계를 받아들이고 완벽하게 사용합니다. <3

— Kortuk

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한쪽 끝이 양극 공급 레일에 매달려있는 전압 분배기를 사용할 수 있습니다. 저항이 같고 5V 전원 공급 장치가있는 것으로 가정하면 -1 ~ -3V 범위에서 + 2V ~ + 1V의 전압이 발생합니다.

+5V +
    |
    R
    |
    +-- OUT
    |
    R
    |
IN -+

— m
소스

4

IN 단자는 (5-Vin) / (2R)의 전류를 싱킹해야하므로 원하지 않는 전류로 입력을 압도하지 않을 정도로 R을 크게 선택해야합니다. 그런 다음 분배기 네트워크를 과도하게로드하지 않으려면 ADC 입력이 R 값보다 적어도 10 배 더 많은 입력 임피던스를 가져야합니다. 어느 것이 가능할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 데이터 시트에!

— JustJeff

3

-1 : 정밀 저항과 5V에 대한 정밀 기준을 사용하는 것이 좋습니다.

— Jason S

1

가장 간단한 방법은 +1입니다. 그러나 Jason S가 말했듯이 정밀도가 중요하다면 노력이 필요할 것입니다.

— DarenW

3

포지티브 레일의 노이즈는 ADC에 표시됩니다.

— endolith

7

전압 분배기 아이디어는 훌륭하고 저렴하지만 측정 할 전압의 변화 문제는 ADC 입력의 1/2 변화로 볼 수 있습니다. 정확한 측정이 필요한 경우 솔루션은 분배기의 하단 절반 인 제너 다이오드입니다. 측정 대상이 약간의 전류 손실을 견딜 수 있다면 이는 큰 효과가 있습니다. 제너는 역전 류, 특히 매우 작은 전류의 경우 절대적으로 평탄하지 않으므로 R1을 너무 크게 만들지 마십시오.

이 스택 교환 사이트에서 이미지를 추가 할 수 있는지 확인하려면 ...

대체 텍스트

— 대런
소스

2

QUCS에서 시뮬레이션

— DarenW

4

이것이 이런 종류의 변환을위한 표준 회로입니다. 나는 누군가에게 그것이 효과가 있다는 것을 증명하기 위해 그것을 시뮬레이션 했으므로 SPICE 회로도. 적절한 저항기 값을 선택해야하며 2R, 2R 및 R 인 한 작동합니다.

— 레온 헬러
소스

4

나는 핸디 일렉트로닉스 또는 서적없이 (전자가 아닌) 일을하고 있습니다. 그래서 이것은 대략적인 아이디어 일 것입니다. 다른 사람이 세부 사항을 채울 수 있습니다 ...

Vcc 레일에 매달려있는 PNP 트랜지스터 쌍을 사용하여 전류 미러를 사용해보십시오. 음의 전압 신호를 적절한 저항을 통해 미러의 입력 측에 공급하십시오. 동일한 전류가 미러의 출력 트랜지스터를 통해 흐르게됩니다. 잘 선택된 저항으로 0V ~ Vcc 범위의 전압 범위를 생성합니다.

편집-신규 : 현재 미러 회로도입니다. 전류가 트랜지스터 T1을 통과하면 T2는 동일한 전류 흐름을 시도합니다. 무작위로 15V로 선택한 전원 공급 장치를 기준으로 측정 할 음의 전압은 R1을 통해 약간의 전류를 생성합니다 (시뮬레이션에서 "입력 전류"로 측정 됨). R2가 R1과 같으면 허용되는 경우 그 전압이 동일한 전압을 찾을 수 있습니다. 그러나 그것은 0V (gnd)에 연결됩니다-우리의 회로는 순전히 양의 전원을 기반으로합니다. R2를 더 작게 만들지 않으면 작동하지 않습니다. R1의 1/2이라고 말하면 그 전압은 R1의 1/2입니다. 그것을 측정하고 수학을 수행하십시오 (누가, 2를 곱하면 어렵습니다!). 회로도에는 값과 비율이 다르지만 대체 텍스트 모두 수학을 다룰 수 있다고 생각합니다.

단순한 전압 분배기보다 이점은 1) 더 복잡해 보이고 2) 아날로그 IC 설계에서 일반적인 트릭이라는 것입니다. 제너 다이오드를 사용하여 다른 답변을 썼기 때문에 이것이 왜 더 좋은지 잘 모르겠지만 전압 분배기의 대안이며 다른 범위의 전압이나 다른 것을 얻을 수 있습니다. 이제 다른 사람들이이 아이디어의 지혜 나 어리 석음에 대해 언급하도록하겠습니다 ... 대체 텍스트

— 대런
소스

나는 당신이 여기에서 무엇을 의미하는지 이해할 수 없었습니다.

— Kevin Boyd

좋아, 지금 시간이 생겼는데 ... 내 생각에 따르면, 자세한 설계가 수치 적으로 더 잘 작동 할 수 있다는 점을 제외하고는 왜 단순한 회로보다 나은지 잘 모르겠습니다. 도식이 곧 첨부됩니다.

— DarenW

내가 알고있는 오래된 질문이지만 ...이 회로는 두 트랜지스터의베이스 이미 터 전압 대 컬렉터 전류 곡선이 동일하므로 두 개의 트랜지스터 컬렉터 각각에 동일한 전류가 흐릅니다. 이는 트랜지스터가 잘 일치 할 수 있고 동일한 온도에있을 수 있지만 2 개의 개별 트랜지스터에는 적합하지 않은 IC에서 좋은 가정이다. 이미 터와 일치하는 저항을 직렬로 배치하면이 문제에 덜 민감한 회로를 만들 수 있습니다.

— gwideman

0

연산 증폭기가 필요하지 않을 수도 있습니다. 다음 MCP3304 같은 일부 ADC의는 (데이터 시트 참조 http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdf이 을 할 수있는, a는 ADC는 두 채널의 차이를 반환 차동 모드에서 내장되어 한 채널을 접지에 연결하면 (의사 차동 모드라고 함) ADC는 다른 채널에서 음의 입력 전압을 받아 음의 전압없이 음수로 변환 할 수 있습니다.

물론 이것은 ADC가 이런 종류의 것을 지원하는 경우에만 적용됩니다. 많은 사람들이 차동 모드를 전혀 가지고 있지 않습니다.

— dpdt
소스

1

이 부분의 데이터 시트를 확인하셨습니까? 절대 최대 정격 섹션의 시트에서 : "모든 입력 및 출력 wrt VSS ...... -0.3V ~ VDD + 0.3V"이는 음수를 가질 수 없음을 의미합니다 해당 문제에 대한 입력 또는 다른 핀의 전압. 왜? 입력 보호 다이오드가 켜지고 부품이 타는 것을 방지하기 때문입니다. 이것은 질문에 대답하지 않습니다. 문제는 어떻게 음의 전압을 측정 할 수 있었습니까? 이 부분으로는 음의 전압을 측정 할 수 없습니다.

— 전압 스파이크

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나는 이미 매우 좋은 답변이 있다고 생각하지만 기본적으로 동일한 일을하기 위해 자신을 사용하고있는 다른 접근법을 게시하고 싶습니다.

LT1167과 같은 계측 연산 증폭기를 사용할 수 있습니까? 그러나 네거티브 레일이 필요하지만 더 정확하지 않습니까? 또한 단순히 하나의 저항을 추가하여 원하는 경우 전압을 증폭하는 더 나은 방법.

네거티브 레일을 추가하는 것은 minmax MCW03-05D05와 같은 것을 추가하는 것만 큼 쉽습니다.

저항을 사용할 때의 문제점은 동일한 저항을 찾기가 매우 어렵다는 것입니다. 이로 인해 수정해야 할 오류가 발생합니다.

— 니세
소스

그것은 간단한 일을하는 꽤 비싼 방법입니다.

— 매트 영

네,하지만 그것이 원하는 정확도에 달려 있다고 생각합니다

— Nisse

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당신은 저항이 오류의 주요 원인이라고 스스로에게 말했습니다. 더 비싼 부품을 사용하고 어떤 종류의 네거티브 레일을 추가해야한다고해서 문제가 해결되지는 않습니다. 고정밀 저항을 사용하는 것이 더 합리적입니다.

— 매트 영

글쎄, 증폭이 필요하지 않으면 저항이 필요하지 않습니다. 또한 그것을 수행하는 또 다른 방법 일뿐입니다. 어떤 응용 분야에 대해서도 올바른 방법이라고 말하지는 않지만 어떤 경우에는 네거티브 레일을 사용하지 않는 것을 포기하는 것이 좋습니다.

— Nisse