Ксения (19.09.2006 05:27, просмотров: 6747)
Измерение АЦП отрицательных напряжений Заранее приношу свои извинения, если поднимаю уже где-то обсосанную тему.
Имеется в виду случай, когда АПЦ предназначен для измерения положительных напряжений от 0 до 5 V относительно земли, а требуется проводить биполярные измерения в диапазоне от -2.5 V до +2.5 V. Т.е. диапазон вроде бы соответствует, но нуль смещен на половину диапазона.
Среди сортамента моделей АЦП можно найти и истинно биполярные (они, как правило, имеют и биполярное питание), однако меня интересует случай, когда АЦП совмещен с МК, а тут ситуация всегда одинаковая – аналоговая и цифровая земли либо допускают лишь минимальное рассогласование, либо должны быть одинакового потенциала.
Слышала, что для этих целей вроде бы применяют специальные операционные усилители, сдвигающие ноль, но мне бы очень не хотелось решать эту проблему этим способом. Причины:
1) Дополнительный операционный усилитель на входе может искажать паспортные характеристики АЦП. В частности, изменять входное сопротивление, шум, дрейф нуля.
2) Такой усилитель потребует для своего питания дополнительных напряжений питания, т.к. чтобы выдавать на входе 0-5 V, он по-видимому должен быть запитан чем-то более отрицательным чем 0 и чем-то более положительным, чем +5 V. Последнее меня тревожит более всего, т.к. создавать гальванически развязанные напряжения питания накладно. У меня их и так уже два: +3 V для питания цифровой части МК и +5 V для аналоговой части встроенного АЦП.
Самым привлекательным, на мой взгляд, способом решения проблемы является выведение в качестве внешнего аналогового общего - внутреннего референсного напряжения +2.5 V. Тогда относительно земли МК+АЦП нулевой внешний измеряемый потенциал выглядит, как +2.5 V. При этом колебания в пределах от -2.5 V до +2.5 V относительно общего будут выглядеть со стороны АЦП, как колебания в диапазоне от 0 до +5 V, что и требовалось получить.
Идиллию нарушает необходимость кроме аналогового напряжения чувствовать по крайней мере еще один ЦИФРОВОЙ сигнал (1 бит) TTL-уровня (5 V). Причем это сигнал поступает все от того же шасси внешнего источника, относительно которого измеряется и АНАЛОГОВЫЙ сигнал (от -2.5 до +2.5 V относительно шасси). С точки зрения МК+АЦП внешний уровень TTL тоже оказывается поднятым на 2.5 V, следовательно уровни 0 и +5 V выглядят для МК как +2.5V и +7.5 V, соответственно.
Вводить дополнительные источники питания мне по-прежнему не хочется. Тем не менее, интуиция говорит мне, что такое устройство, когда +7.5 V превращаются в +3 V (МК имеет 3-вольтовые цифровые входы), а +2.5 V в 0 V можно сделать не на логике, а на транзисторе. В самом деле, середина перехода от 7.5 до 2.5 V находится точно на 5 V, а такое напряжение у меня уже есть. Если поставить транзистор (p-n-p типа) кверху ногами эмиттером к +5 вольтам, а коллектором к земле, то напряжения свыше +5 V будут его запирать (+7.5 V в том числе), а меньшие чем +5 V отпирать (+2.5 V в том числе). Теперь достаточно нагрузить этот транзистор на резисторный делитель в отношении 3/5, чтобы на делителе появлялись напряжения 3-вольтового TTL уровня. Сигнал вроде бы получается инвертированным, для МК это не страшно, т.к. можно инвертировать бит программно.
В транзисторной схемотехнике я совсем не сильна. Помогите нарисовать схему и исправить (если есть) ошибки в моих рассуждениях.
P.S. У меня АЦП+МК типа MSC1210 от Texas Instrument.
)
)
