Входное сопротивление АЦП Атмега 8A

[Kavka]

Как не имеет никакого смысла ОТКРЫТЫЙ ключ с Rdson=100 кОм.

Открытый ключ при таком сопротивлении как раз вписывается в характеристики из спецификации.

когда ключ открыт - 1 кОм (это Rdson транзисторов ключа) и когда он закрыт - 100 кОм.

10 тактов на 200кГц -> 50 микросекунд. t = RC = 100 кОм * 14 пФ = 1,4 микросекунды ...

При запуске преобразования нет никакого провала на входе (пине)

Что ж, если ты экспериментально это наблюдал - с радостью поверю. Замечательно!

который должен НЕИЗБЕЖНО присутствовать в Вашей "теории".

Ещё раз повторю - я исходил из наихудшего случая. Т.е. когда на зарядку конденсатора УВХ отводится 1.5 такта. Если схемотехника будет обеспечивать заряд конденсатора УВХ за 1.5 такта, то и в других условиях тоже будет работать.

[Starichok51]

Именно КОММУТАТОР определяет начало накопления.

вот это-то и вызывает сомнения, так как на временной диаграмме четко сказано, что в самом начале первого цикла происходит "MUX and REFS Update".
то есть, до запуска преобразования АЦП понятия не имеет, куда подключен коммутатор, и только с началом преобразования конденсатор подключается к выходу коммутатора.
поэтому я склонен согласиться с Kavka, что у нас имеется всего 1,5 такта на заряд конденсатора. и провал на пине должен быть именно при старте преобразования.

[КРАМ]

Ещё раз повторю - я исходил из наихудшего случая. Т.е. когда на зарядку конденсатора УВХ отводится 1.5 такта. Если схемотехника будет обеспечивать заряд конденсатора УВХ за 1.5 такта, то и в других условиях тоже будет работать.

Вы ЛИЧНО можете исходить из ЛЮБЫХ предпосылок, но не нужно вводить людей в заблуждение.
Тем более, что это противоречит Вашим же исходным теориям.
Какой смысл понижать выходное сопротивление источника, если ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С НИМ есть непредсказуемый резистор сопротивлением в 100 кОм?
В чем сакральный смысл 10 кОм?
В чем смысл указанного в даташите входного сопротивления АЦП?
Вы бы лучше прочитали совершенно вменяемый даташит на любой ПИК 12...18 серии. Там и расчет есть этих самых 10 кОм. И время, которое нужно обеспечить накоплению (Acquisition Time), чтобы уложить ошибку в расчетные границы.

поэтому я склонен согласиться с Kavka, что у нас имеется всего 1,5 такта на заряд конденсатора. и провал на пине должен быть именно при старте преобразования.

ЗАЧЕМ?
Любое предположение должно иметь внятную техническую основу.
Мало того, что нет никакого провала, так еще и посыл бестолковый.
ЗЫ. Кстати, в даташите для ПЕРВОГО после включения АЦП преобразования указана СОВСЕМ ДРУГАЯ диаграмма. И там нет никаких 1,5 тактов.

Апдейт мультиплексора и опоры никак не меняет смысла. При отсутствии переключения этот апдейт фиктивный.

t = RC = 100 кОм * 14 пФ = 1,4 микросекунды ...

Дадада...
Только вот время, которое Вы посчитали, соответствует изменению напряжения в е раз.
То есть получается, что АЦП ВСЕГДА врет?
Причем это НЕУСТРАНИМАЯ и НЕПРЕДСКАЗУЕМАЯ ошибка. Ибо изменить это время невозможно, а резистор может гулять в 100 раз... По Вашей "теории"...

[Kavka]

10 тактов на 200кГц -> 50 микросекунд. t = RC = 100 кОм * 14 пФ = 1,4 микросекунды ...

Я воздержался от дальнейших рассуждений тут... про закрытый ключ... к вопросу о введении людей в заблуждение...
Может я ошибся в расчётах?

Вы ЛИЧНО можете исходить из ЛЮБЫХ предпосылок, но не нужно вводить людей в заблуждение.
Тем более, что это противоречит Вашим же исходным теориям.

Чем я ввожу людей в заблуждение? И где противоречия?
Я исхожу из спецификации. Вы же исходите из чего-то ещё практического, чего нет в спецификации. Я исхожу из того, что если там чего-то не написано, но оно есть на практике, то на это полагаться не стоит. Выйдет, например, следующая ревизия чипа, где мультиплексор будет работать по другому и тебе придётся вносить изменения в прошивку, как минимум.

Какой смысл понижать выходное сопротивление источника, если ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С НИМ есть непредсказуемый резистор сопротивлением в 100 кОм?

Например, это может максимальное сопротивление ключа во всём диапазоне питающих напряжений.

В чем сакральный смысл 10 кОм?

Чтобы не превысить общее сопротивление.

В чем смысл указанного в даташите входного сопротивления АЦП?

Ага, что ж не уточнил - это при подключенном УВХ или нет?

ЗАЧЕМ?
Любое предположение должно иметь внятную техническую основу.

Если эта основа не изложена в спецификации, это не значит, что её нет

ЗЫ. Кстати, в даташите для ПЕРВОГО после включения АЦП преобразования указана СОВСЕМ ДРУГАЯ диаграмма. И там нет никаких 1,5 тактов.

Например из-за того, что автомат управления АЦП (state machine) не сбрасывается в начальное состояние при включении и при первом запуске должен инициализироваться из неизвестного состояния.

Дадада...

То есть когда ключ открыт - 1 кОм (это Rdson транзисторов ключа) и когда он закрыт - 100 кОм.

Это я к тому, что, по твоему, в закрытом состоянии ключа конденсатор будет перезаряжаться постоянно.
Задам твой же вопрос - зачем?

Только вот время, которое Вы посчитали, соответствует изменению напряжения в е раз.
То есть получается, что АЦП ВСЕГДА врет?
Причем это НЕУСТРАНИМАЯ и НЕПРЕДСКАЗУЕМАЯ ошибка. Ибо изменить это время невозможно, а резистор может гулять в 100 раз... По Вашей "теории"...

Или я не доходчиво писал, или ты не пытался понять/не читал.

[КРАМ]

То есть когда ключ открыт - 1 кОм (это Rdson транзисторов ключа) и когда он закрыт - 100 кОм.

Это я к тому, что, по твоему, в закрытом состоянии ключа конденсатор будет перезаряжаться постоянно.
Задам твой же вопрос - зачем?

А Вы полагаете, что МОСФЕТы ключа могут обеспечить более высокое сопротивление в закрытом состоянии?

Уважаемый, создать ключ в топологии кристалла МК (это не хекс-МОСФЕТ на весь кристалл) с хорошей развязкой включено/выключено - это сложная и ДОРОГАЯ задача.
В сигнальных МК добиваются 50...70 Ом открытых при тех же 100 кОм закрытых.
Такшта это не "зачем", а "так вышло"...

Только вот время, которое Вы посчитали, соответствует изменению напряжения в е раз.
То есть получается, что АЦП ВСЕГДА врет?
Причем это НЕУСТРАНИМАЯ и НЕПРЕДСКАЗУЕМАЯ ошибка. Ибо изменить это время невозможно, а резистор может гулять в 100 раз... По Вашей "теории"...

Или я не доходчиво писал, или ты не пытался понять/не читал.

А в чем состоит Ваша "доходчивость"? Вы обозначили ПОСТОЯННУЮ ВРЕМЕНИ входной RC цепи примерно равную времени экспозиции сигнала. Из элементарной электротехники следует, что за указанное время 1,4 мкс напряжение на выходе RC цепи составит U*(1-(1/e)), т.е. примерно ошибка составит 36%
А если сопротивление будет изменяться, то и эта ошибка тоже будет изменяться. Причем от "почти нуля" до 36%.
Кстати, о "почти нуле". АЦП ПИКов имеет примерно такую же емкость УВХ, но ключ вместе с мультиплексором составляет 1,7 кОм. При 10 кОм внутреннего сопротивления источника для ошибки в 1/2 LSB эквизишн тайм должен быть чуть менее 5 мкс.
Возникает резонный вопрос, у Атмела законы физики играют по иным, нежели чем у остальных, правилам?

ЗЫ. Кстати, в даташите для ПЕРВОГО после включения АЦП преобразования указана СОВСЕМ ДРУГАЯ диаграмма. И там нет никаких 1,5 тактов.

Например из-за того, что автомат управления АЦП (state machine) не сбрасывается в начальное состояние при включении и при первом запуске должен инициализироваться из неизвестного состояния.

Нудануда.
Только зачем апдейт референса и мультиплексора проводить в самом начале этой инициализации?
Да и чего там инициализировать, и смех и грех... Обычный ресет регистра последовательных приближений.
Атмел так виртуозно команды за один такт исполняет, а сбросить РПП за один фронт не может. Помнится советский 133ИР17 сбрасывалcя ОДНИМ импульсом...

Я исхожу из спецификации. Вы же исходите из чего-то ещё практического, чего нет в спецификации.

Любезный... Это ВЫ занимаетесь фантазиями.
Атмел угораздило ВООБЩЕ НИЧЕГО НЕ СООБЩИТЬ об однократном преобразовании.
Вместо этого приведено ПЕРВОЕ, причем следующее идет БЕЗ ПАУЗ. То есть с автозапуском.
На основании ЧАСТНОГО СЛУЧАЯ автоматического переключения каналов Вы ЭКСТРАПОЛИРОВАЛИ его на все остальное.
Точка апдейта каналов и опоры на временной диаграмме ничего не говорит нам о том, что после преобразования происходит с УВХ.
Вот в этом и состоит ВАШ ДОМЫСЕЛ.

[Kavka]

Вы обозначили ПОСТОЯННУЮ ВРЕМЕНИ входной RC цепи примерно равную времени экспозиции сигнала. Из элементарной электротехники следует, что за указанное время 1,4 мкс напряжение на выходе RC цепи составит U*(1-(1/e)), т.е. примерно ошибка составит 36%

То есть когда ключ открыт - 1 кОм (это Rdson транзисторов ключа) и когда он закрыт - 100 кОм.

А по твоему так это вообще происходит при закрытом ключе!

При определении уровня напряжения на конденсаторе УВХ, конденсатор должен быть отключен от входа и напряжение на нём не должно изменяться на протяжении процедуры последовательно приближения. Согласен?
Соответственно за 50 микросекунд напряжение не должно сильно измениться. IMHO, в идеале не более чем на 1/4 величины амплитуды младшего разряда АЦП. А как ты сам выше написал оно измениться дофига аж за 1.4 микросекунды.
И по твоему это ещё и при закрытом ключе.
Давай тогда своё обоснование как же тогда обеспечивается точность работы АЦП у меги.

[КРАМ]

Давай тогда своё обоснование как же тогда обеспечивается точность работы АЦП у меги.

Гы, так ведь РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ с разных сторон ключа УВХ близка к нулю.
Именно поэтому нельзя отключать сигнал после захвата.
А вот ДО ЗАХВАТА происходит непредсказуемая коммутация сигнала. Возможно даже в полном диапазоне напряжений.
Ключ дает развязку примерно в 40 дБ.
Для УВХ вполне достаточно. Для АЧХ - нет. Поэтому с ростом полосы спектра будет возникать ошибка преобразования.Но антиалиасинговый фильтр заодно спасает и от этой ошибки.

[Kavka]

Откуда нельзя отключать? Зачем тогда там ключ?

[КРАМ]

Вы видимо невнимательно читаете.

27.5. Changing Channel or Reference Selection
...
Once the conversion starts, the channel and reference selection is locked to
ensure a sufficient sampling time for the ADC

Развязка ключа УВХ в 40 дБ - довольно типична для интегральных УВХ. Для специально созданных отдельных - можно добиться и 60 дБ.
Входной антиалиасинговый фильтр играет роль вспомогательного УВХ, удерживая сигнал во время преобразования.

[Kavka]

Какой вспомогательный УВХ? Ты о чём вообще?
Если уж ты про пик-и говорил, то тут на FIGURE 16-4 он нарисован?
И вообще, чем схема у пик-а принципиально отличается от атмела? Да, и какое у пик-а сопротивление ключа в закрытом состоянии? Ссылку в спецификации приведи. На чём основываясь ты сделал вывод, что 100кОм у меги это сопротивление ключа в закрытом состоянии?

Как приведённая цитата из спецификации объясняет твои слова?

К стати, в той же спецификации, стр.124

equation assumes that 1/2 LSb error is used
(1,024 steps for the ADC). The 1/2 LSb error is the
maximum error allowed for the ADC to meet its
specified resolution.

Что я писал вот тут

..заряжать конденсатор УВХ (из спецификации на мегу8), да ещё так, чтобы напряжение на нём (конденсаторе) и во входной цепи почти выровнялось. На сколько я понимаю, "почти" это чтобы разница напряжений на конденсаторе УВХ и внешней цепи была менее 1/2 младшего разряда АЦП.

В добавок к - стр.323, параметр "Recommended Impedance of Analog Voltage Source", а точнее "примечание" (conditions)

[КРАМ]

Сопротивление ключа в закрытом состоянии не является существенно важной информацией.
Для расчета этот параметр не требуется. Чисто для общего понимания.
Я привел ПИКи в пример именно из-за внятного расчета времени накопления. И сопротивление ключа в 100 кОм никаким боком не влазит в утверждение о времени накопления 1,5 мкс (при такте в 1 мкс).
Дело не в том что имел ввиду Атмел написав 1...100 кОм у сопротивления ключа.
Дело в здравом смысле и обычной электротехнике. Последняя важнее всего.
Еще раз. Поясните мне каким образом за 1,5 мкс можно обеспечить накопление сигнала с точностью в 1/2 младшего разряда? Формулу расчета можете взять в разделе 16-4 A/D Acquisition Requirements (стр.124) приведенного Вами даташита на ПИК.
Это не лезет ни в какие рамки.

[Starichok51]

Дело не в том что имел ввиду Атмел написав 1...100 кОм у сопротивления ключа.

Атмел написал у РЕЗИСТОРА сопротивление 1...100 кОм, а на структурной схеме этот резистор НЕ ИМЕЕТ никакого отношения к ключу.
и о сопротивлении ключа в открытом и закрытом состояниях Атмел вообще не упоминает. поэтому

То есть когда ключ открыт - 1 кОм (это Rdson транзисторов ключа) и когда он закрыт - 100 кОм.

это только твои домыслы (фантазии).

и еще Атмер написал, что выходное сопротивление источника сигнала НЕ ЖЕЛАТЕЛЬНО иметь более 10 кОм.

ЗЫ. Кстати, в даташите для ПЕРВОГО после включения АЦП преобразования указана СОВСЕМ ДРУГАЯ диаграмма. И там нет никаких 1,5 тактов.

при первом преобразовании (после разрешения АЦП) там есть 13,5 тактов.
а у последующих преобразований - 1,5 такта.

[КРАМ]

Дело не в том что имел ввиду Атмел написав 1...100 кОм у сопротивления ключа.

Атмел написал у РЕЗИСТОРА сопротивление 1...100 кОм, а на структурной схеме этот резистор НЕ ИМЕЕТ никакого отношения к ключу.

На структурной схеме?
Вы что назвали структурной схемой? Вы вроде радиоинженер.
Структурная схема АЦП в даташите вообще не содержит никаких ключей.
А ЭКВИВАЛЕНТНАЯ схема входа с ключом содержит источники тока. Что дает все основания признать ее схемой замещения.

и о сопротивлении ключа в открытом и закрытом состояниях Атмел вообще не упоминает.

Зато он упоминает 100кОм, которые не соответствуют ОСТАЛЬНЫМ параметрам преобразования.
Возможно Вы наконец ответите мне на этот простой вопрос.
Или мне нужно просто ВЕРИТЬ?

при первом преобразовании (после разрешения АЦП) там есть 13,5 тактов.
а у последующих преобразований - 1,5 такта.

Там этих времен ЧЕТЫРЕ. Для разных случаев.
И время апдейта входа никак не привязано к началу накопления.
Апдейт - это ЗАПИСЬ НОВОГО СОСТОЯНИЯ.
Осталось ответить на вопрос о том, что происходит с УВХ. С чего Вы взяли, что при апдейте включается УВХ?

[Starichok51]

С чего Вы взяли, что при апдейте включается УВХ?

из временной диаграммы.

И время апдейта входа никак не привязано к началу накопления

эта привязка четко указана на временной диаграмме.

Вы что назвали структурной схемой?

извиняюсь, оговорился. на эквивалентной схеме.

Зато он упоминает 100кОм, которые не соответствуют ОСТАЛЬНЫМ параметрам преобразования.

в чем выражается это несоответствие?

[КРАМ]

С чего Вы взяли, что при апдейте включается УВХ?

из временной диаграммы.

И время апдейта входа никак не привязано к началу накопления

эта привязка четко указана на временной диаграмме.

На диаграмме есть упоминание о включении УВХ?
Позвольте попросить Вас привести это место выделенным на вышеобозначенной мной диаграмме.
Или приведите текст где есть упоминание о ВКЛЮЧЕНИИ УВХ.
Точка выключения на диаграмме указана пометкой Sample&Hold.

Вы что назвали структурной схемой?

извиняюсь, оговорился. на эквивалентной схеме.

А на эквивалентных схема принято указывать сосредоточенные параметры функциональных цепей. Так указывают индуктивности выводов (там же нет дросселей), сопротивление проводников топологий и коммутаторов (хотя там нет никаких резисторов), емкости затворов (никаких специальных емкостей в затворах не ставят)...

Зато он упоминает 100кОм, которые не соответствуют ОСТАЛЬНЫМ параметрам преобразования.

в чем выражается это несоответствие?

У меня такое ощущение, что Вы не взяли за труд прочесть ранее мной написанное.
Повторю В ТРЕТИЙ РАЗ.
Если ключ и мультиплексор (включая топологию их соединения) имеют в каких то режимах сопротивление 100 кОм, то они образуют с емкостью УВХ (14 пФ) ИНТЕГРИРУЮЩУЮ ЦЕПЬ.
Постоянная времени которой равна 14пФ*100кОм=1,4мкс.
При переключении 2 каналов АЦП (например с AN0 на AN1) при разнице напряжений на них в полное питание (на одном 0 вольт, а на другом 5 вольт), мы получим перепад на входе интегрирующей цепи амплитудой в 5 вольт.
Оный перепад будет интегрирован с функцией коммутации U*(1-e^(-t/RC)). Сиречь напряжение на входе АЦП за 1,4 мкс достигнет лишь 64% от 5 вольт.
Таким образом, указанные 100 кОм и время накопления 1,5 мкс ПРОТИВОРЕЧАТ заявленным погрешностям АЦП даже для неизменных на входах сигналов.
И никакие входные емкости и низкий импеданс источников этой ситуации изменить не могут. Ибо 100 кОм включены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО.
В даташите на ПИК (он выше любезно приведен моим оппонентом) есть вполне адекватная формула расчета необходимого времени накопления УВХ при известном сопротивлении ключа в открытом состоянии, известной емкости УВХ и известной погрешности преобразования созданной этими элементами при накоплении.
Для 100 кОм и 14 пФ для погрешности в 1/2 LSB оное время составит примерно 300 мкс.
То есть В ДВЕСТИ РАЗ превысит те самые 1,5 такта АЦП при 1 мкс тактировании.

[Starichok51]

Таким образом, указанные 100 кОм и время накопления 1,5 мкс

это каким образом у тебя время накопления получилось 1,5 мкс?
а у меня такое впечатление, что это ты не читаешь внимательно, что пишут твои оппоненты.
1,5 такта АЦП при указанной максимальной частоте преобразования 200 кГц составят 7,5 мкс.
и уже говорилось о том, что для 1/2 LSB (1/2048) показатель степени составит -7,62

А на эквивалентных схема принято указывать сосредоточенные параметры функциональных цепей.

допустим, что 1...100 кОм - это сосредоточенный параметр ключа.
но как-то ты не последователен в своих высказываниях.
я-то читаю всё, что ты написал.
и поэтому хорошо помню, что ты утверждал, что 100 кОм - это сопротивление в закрытом состоянии ключа, и даже обосновывал, что 100 кОм - это совершенно реальный показатель закрытого ключа.
теперь же ты заявляешь, что через 100 кОм идет накопление.

На диаграмме есть упоминание о включении УВХ?

да, есть.
текст "MUX and REFS Update" однозначно говорит, что конденсатор к мультиплексору будет подключен после этого момента времени. но никак не раньше.
а в упомянутый тобой момент времени "Sample & Hold" конденсатор будет отключен от мультиплексора.
и промежуток между этими моментами времени составляет 1,5 такта ЧАСТОТЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ. а не придуманные тобой 1,5 мкс...

а про 100 кОм в закрытом состоянии - совершенная ахинея.
даже "крупный и мощный" 2N7002 при 60 Вольтах имеет максимальную утечку 1 мкА, а это 60 МОм.
а уж у интегрального ключа в закрытом состоянии должно быть гораздо больше...

[КРАМ]

текст "MUX and REFS Update" однозначно говорит, что конденсатор к мультиплексору будет подключен после этого момента времени. но никак не раньше.
а в упомянутый тобой момент времени "Sample & Hold" конденсатор будет отключен от мультиплексора.

текст "MUX and REFS Update" означает, что мультиплексоры входа и опоры будут ОБНОВЛЕНЫ. Про ключ УВХ тут нет ни слова.
При неизменном состоянии мультиплексоров ничего обновляться не будет.
На свете есть не только Атмел.
Даже если я и не прав относительно АВР, то на иных платформах переключение мультиплексоров никак не связано с запуском накопления.
Возвращаясь к тем же младшим ПИКам, отметим, что переключение УВХ на вход происходит через 2 такта АЦП после завершения преобразования и УВХ остается в режиме накопления сколь угодно долго, пока не будет запущено очередное преобразование. А принудительный интервал накопления (задержка УВХ на захват относительно запуска) может быть выбрана установкой одного из регистров управления АЦП.
В результате, в зависимости от внутреннего сопротивления источника это время может быть выбрано практически любым.
Но это так, к связи апдейта и УВХ...

даже "крупный и мощный" 2N7002 при 60 Вольтах имеет максимальную утечку 1 мкА, а это 60 МОм.

Обратим внимание на ВЫХОДНЫЕ ВАХ транзистора.
В открытом и закрытом состоянии ток зависит только от напряжения затвор-исток и не зависит от напряжения сток-исток. Выходная цепь с источником образуют почти идеальный ГСТ.
То есть утечка при 0,5 вольтах и при 5 вольтах будет ОДИНАКОВА.
Сиречь сопротивление закрытого ключа НЕ 60 МОм.
Про "крупный и мощный"....
ЗЫ. Старичок, обсуждение сопротивления ключа в 100кОм ведется в плане его АБСУРДНОСТИ.
Это НЕ МОЕ утверждение.

[Andrew Martin]

О УВХ - в STM32F030 максимальное сопротивление ключа в открытом состоянии 1кОм, а максимальная ёмкость накопительного конденсатора 8пФ. И эквивалентная схема понятно нарисована, и формула расчета максимального сопротивления источника есть. Всё на столе

[Starichok51]

то на иных платформах переключение мультиплексоров никак не связано с запуском накопления.
Возвращаясь к тем же младшим ПИКам

речь не идет о других платформах.
ладно, закончим этот треп на том, что хреновые "писатели" у Атмел...

[Andry777]

Вопрос прямо в тему. Помогите советом, пжлст.

Переменник 10к задает выходное напряжение для 494 (макс +5В). Хочу завести средний вывод на АЦП Меги8.
Чтобы преобразования на максимальных значениях проходили без помех, опора будет 2,5В (431)
Значит, следуя из постов выше, переменник подключаем через делитель 10к+10к
Но так будет влияние на заданное напряжение с переменника. Значит сюда просится ОУ с К = 1/2

Верно мыслю?