Форум arduino.ua

WARRIOR

Учасник

Зареєстрований: 2017-09-15

Повідомлень: 8

Опорное напряжение (AREF)

Нужно разобраться в принципах его работы...

Согласно этой заметке: http://arduino.ua/ru/prog/AnalogReference

Мы можем использовать три вида: то что получается от питания платы, используя внутренний стабилизатор, и подать на пин AREF внешний потенциал.

Но наш дьявол находится в пункте "Предупреждение" и на просторах интернета, а звучит так: любое из трёх видов напряжения подключается к ноге AREF. И что это будет - указывается командой analogReference(type)

Но зачем нужен резистор и почему от 5КОм для подключения внешнего опорного напряжения?

Если мы используем опорное, то которое получается от питания и на AREF подаём +5 от внешнего, то проблемы же не будет? Даже будет хорошо ибо таким образом мы "как бы стабилизируем питание"...

Но что будет если для опорного напряжения мы подключим внутренний источник: к примеру мы подключаем 1.1, а на AREF у нас подано +5 пусть даже через резистор - потенциал всёравно выше 1.1, какое напряжение нужно чтобы пробить источник который выдаёт 1.1?

Судя по предупреждению, при подключении через резистор, всё будет хорошо, но разве измерения будут производиться согласно напряжению 1.1 вольта???

Nefreemen

Учасник

З Киев

Зареєстрований: 2015-12-19

Повідомлень: 716

Re: Опорное напряжение (AREF)

Встроенный ИОН просто стабилитрон. Почитайте как работает стабилитрон тогда уразумеете зачем резистор (кстати кроме резистора рекомендуют LC цепочку и надо сказать не зря ). При использовании внешнего ИОН (для подачи на AREF) просто "стабилизированные" 5В не пригодны потому что линейные стабилизаторы (а они как правило и применяются) имеют свойство несколько "проседать" в зависимости от тока. Для построения внешнего ИОН опять же применяются образцовые стабилитроны или микросхемы. Суть разницы в том что внешний образцовый можно подобрать из нескольких экземпляров наиболее точный (или брать в расчеты реальное AREF, которое вы можете измерить ) а с погрешностью же встроенного придется смириться .

Остання редакція Nefreemen (2017-09-15 11:49:55)

WARRIOR

Учасник

Зареєстрований: 2017-09-15

Повідомлень: 8

Re: Опорное напряжение (AREF)

Такое ощущение что, что-то не то... Причём тут стабилитрон к делителю напряжения??? Зачем калибровка, наоборот хочется уйти от какой-либо калибровки...

Если говорить предметно, то к AREF подключается AD584 (прецизионный источник опорного напряжения). И не вижу смысла в дополнительном резисторе в 5К. Так же не вижу смысла в этом резисторе и для напряжения в 1.1В, так как чтобы его использовать лучше AD584 включить через CPC1030N (твёрдотелое реле), сначала отключаем внешнее, потом активируем внутреннее... Так же через такое реле можно вместо 5 подать 2.5.... к примеру.

Так зачем всё же существует рекомендация с резистором в 5К (почему не 1К или 10К, какой ток он ограничивает?). И не будет ли каких либо проблем если включен встроенный ИОН и подано внешнее ОН одновременно?

Nefreemen

Учасник

З Киев

Зареєстрований: 2015-12-19

Повідомлень: 716

Re: Опорное напряжение (AREF)

Такое ощущение что, что-то не то... Причём тут стабилитрон к делителю напряжения??? Зачем калибровка, наоборот хочется уйти от какой-либо калибровки...

Если говорить предметно, то к AREF подключается AD584 (прецизионный источник опорного напряжения). И не вижу смысла в дополнительном резисторе в 5К. Так же не вижу смысла в этом резисторе и для напряжения в 1.1В, так как чтобы его использовать лучше AD584 включить через CPC1030N (твёрдотелое реле), сначала отключаем внешнее, потом активируем внутреннее... Так же через такое реле можно вместо 5 подать 2.5.... к примеру.

Так зачем всё же существует рекомендация с резистором в 5К (почему не 1К или 10К, какой ток он ограничивает?). И не будет ли каких либо проблем если включен встроенный ИОН и подано внешнее ОН одновременно?

Да AD584 это здорово! Только он дороже ATMega328 почти в десять раз.

Да вот такой он "хитрый" поскольку он обеспечивает минимальный ток через стабилитрон и при этом обеспечивает падение напряжения для  "пробоя" стабилитрона, величина этого сопротивление зависит от напряжения (ну написал же Вам о чем прочитать, что лень?). Вот действительно, причем здесь делитель к стабилитрону ? А не наоборот . Хотя если Вам так понятно то называйте хоть делителем хоть умножителем  от этого работа параметрического стабилизатора не изменится . Ели уж больно хочется переключатся между внешним и внутренним ИОН и при этом далеки от электроники то потрудитесь прочитать о законе Кирхгофа и прочтите даташиты на электронные компоненты. Согласен с Вячеславом, зачем при 10 разрядном АЦП использовать AD584? Ну зачем козе баян да еще с оптореле
Ну какой бы супер пупер ИОН у Вас не был все равно без калибровки не обойтись и это факт. Так же как и факт что от использования внешнего ИОН разрешающая возможность не увеличится а погрешность от всяких там ТК и прочего, то должен быть разумный баланс. Вот на днях понял при выполнении некоторой токарной работы что глупо требовать от своего Turter 180x300 Vario качество профессионального токарного станка (это так о наболевшем ) но по смыслу .

WARRIOR

Учасник

Зареєстрований: 2017-09-15

Повідомлень: 8

Re: Опорное напряжение (AREF)

Nefreemen, пожалуйста, ответьте на последний вопрос:

К AREF через 5КОм подано +5V, и есть небольшая программка:
void setup()
{
  analogReference(INTERNAL);
}

void loop()
{
  int aread=analogRead(15);
}

Согласно какого напряжения будут производиться замеры?

Nefreemen

Учасник

З Киев

Зареєстрований: 2015-12-19

Повідомлень: 716

Re: Опорное напряжение (AREF)

Вы же сами дали ссылку где все разжеванно  и в предупреждении написано зачем резистор 5к. Там же написано что при analogReference(INTERNAL) будет 1.1В и внешний ИОН не используется хотя электрически он может быть подключен и что бы не произошел кырдык надо сопротивление. Если еще все таки не понятно посмотрите страницу 306 в http://www.atmel.com/Images/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf (видите я не поленился ). Учитывая разрешающую способность атмеги я практически нигде не встречал применение внешнего ИОН с данными МК. Потому что как правило достаточно внутреннего ИОН и переключения между DEFAULT и INTERNAL (5В и 1.1В) потому что это именно тот разумный баланс между разрешающей способностью и погрешностью, поймите ведь инженеры Atmel не дураки . Погрешность можно уменьшить внося в код поправочные величины (калибровкой). Вот подумайте, у Вас  линейка с 1024 делениями (1023 отрезка) погрешность измерений будет состоять из абсолютной погрешности +/- 0.5 значения деления линейки и относительной погрешности, то есть насколько Ваша линейка имеет погрешность относительно образцовой линейки и ее можно компенсировать поправками. Возникает естественный вопрос а может ли относительная погрешность быть больше абсолютной? Может, если изготовитель линейки абсолютно криворукий и косоглазый (хотя есть и такие ). Относительная погрешность будет в разных диапазонах разная (поэтому я и написал "поправками" а не одной) и будет зависеть в нашем случае от дрейфа ИОН (температурного и пр.) а так же от точности резисторов делителя АЦП и стабильной работы компаратора. Отсюда вывод инженеры вряд ли дураки что бы не учитывать такие банальные вещи при проектировании АЦП.

WARRIOR

Учасник

Зареєстрований: 2017-09-15

Повідомлень: 8

Re: Опорное напряжение (AREF)

Nefreemen, спасибо за ссылку. И прошу ещё немного терпения, очень хочется таки понять почему нужен 5КОм резистор.

Из того что я переварил:

Приведённые Вами законы Кирхгофа мне не помогут так как для меня неизвестна принципиальная схема. Всё что на данный момент смог найти - это то что в UNO есть фильтр-конденсатор на 100 нанофарад... и где гарантия что он есть в моей ардуине???

Так же мне известно что при режиме analogReference(DEFAULT) на AREF подаётся AVCC, что является низко-импедансным из-за чего и рекомендуется установка резистора (дабы из-за разности потенциалов не произошёл ёк...) - но почему не 10К или 1K...2K...3K?

При analogReference(INTERNAL) подключается внутренний источник 1.1V и это подключение высоко-импедансное и тут резистор не нужен. И если при таком подключении ещё подключен внешний источник, то замеры будут произведены согласно внешнему источнику, проще говоря режим INTERNAL бесполезен, если подключен внешний источник.

И последний режим analogReference(EXTERNAL) - при этом происходит отключение обоих внутренних источников, и внешнее напряжение будет являться опорным для АЦП, опять же таки резистор не нужен.

Теперь что касается изготовления линейки. Если брать AVCC, то оно варьируется в большом диапазоне и зависит от весьма внушительного списка причин - такой китаец нам не подходит(под него подстраиваться...устанешь быстро.). Внутренний источник на 1.1 интересен, но он короткий... Таким образом остаётся AD584 - дёшиво и сердито, безусловно с чем сравнивать... если с Arduino NANO - один вариант, с Arduino MEGA - другой... Считаю что подстраиваться под этот источник проще и стоит он копейки... Так же с его помощью не сложно заиметь два диапазона измерения с более точным напряжением.

Итого имеем:

Слова "соединять с выводом AREF через резистор номиналом 5 кОм. Такое соединение даст возможность переключаться между внутренним и внешним опорным напряжением." Лишена смысла в случае подключения внешнего референсного источника(если его не отключать)... Откуда и пошла мысль что сопротивление не нужно. И да, во всех источниках есть фраза (цитирую, так сказать "первоисточник") "possibly damaging the microcontroller on your Arduino board" т.е. не гарантируется ёк... что тоже наводит на мысль зачем надо и почему 5К, ведь 10К надёжней...

Как видим, в приведённой ссылке содержится не полная (как по мне, искажённая) информация. Поэтому и создал тему на форуме, дабы меня просветили (по милости форумчан), а не посылали в институт...

Остался лишь непонятен последний момент - почему 5К?  Почему не 100К - понятно, от нашего референсного напряжения ничего не останется...

Nefreemen, пожалуйста, просветите...

Nefreemen

Учасник

З Киев

Зареєстрований: 2015-12-19

Повідомлень: 716

Re: Опорное напряжение (AREF)

Должен признать что Ваши рассуждения и сомнения не беспочвенны. Я уже тоже начал сомневаться в своем видении данного вопроса , по мере возможности вникаю более глубже, надо еще просмотреть Errata , и порыть интернет что пишут по данной теме. Я делал устройство в котором я использовал АЦП для измерения напряжения и тока на ACS712 ( автоматическое ЗУ для аккумуляторов) но ИОН я использовал внутренний 5В. Поскольку в устройстве используется два напряжения 5В для МК  и 12В вентилятор и стабилизатор тока, источники выполнил на  готовых регулируемых модулях DC DC . То я 12В подал на 7805L (выпаял с какой то древней материнки ) поставил дроссель 20мкГ (такой был под рукой) керамический кондесатор 100нФ и подал дальше на AVCC почему то не пришло в голову подать это на AREF . По видимому инженеры Atmel рассуждали тоже подобным образом что если не устраивает 1.1В а надо к примеру 2.56 пожалуйста берите AREF если надо 5В нет проблем используйте AVCC но если хотите "полный фарш" то пожалуйста, но только по "возрастающей", извиняйте у нас бита в регистре для еще одного ключа нет . А если уж совсем приспичило ставьте свои ключи и дергаете пинами . И логика в этом какая то есть . Думаю я глубоко заблуждался по поводу 1.1В при 5 на AREF , сорри что вводил Вас тоже в оману .