ADC als Messgerät mit Auto-Kalibrierung

[Christoph M. (chrito)]

Hallo Leute!

Hab in einem ersten Versuch an den ADC eines XMEGAs OPV, Widerstände und 
DIP-Schalter gehängt, um Oszilloskop oder Messgerät damit zu realisieren 
(ähnlich Bild im Anhang). Er soll also möglichst genau messen.

Um die Spannungsdrift zu kompensieren hab ich einen Mosfet davor 
gehängt, der den OPV auf Referenz schaltet. Dann wird kalibriert und 
danach wieder der Mosfet geöffnet. Da hier aber die Bias-Ströme voll 
über den Mosfet abfließen, entspricht der Spannungsfehler nicht dem bei 
offenem Mosfet und tatsächlichem Eingangswiderstand (50K Ohm). Der 
Fehler liegt in der Größenordnung +-10mV.

Hab mir jetzt zwei neue Schaltungen ausgedacht, eine mit und eine ganz 
ohne OPV (siehe Anhang). Da ich Fan von einfachen und guten Schaltungen 
bin, würde ich letztere auch bevorzugen.

Schalte hier mit Halbleiterschalter den Eingang weg, sodass nur noch der 
Eingangswiderstand (5k bzw. 50k) bleibt. Dann müsste der Bias-Strom 
realistisch gemessen werden können.

Was meint ihr? Jemand noch ne bessere Idee, um einen XMEGA in ein 
genaues Messgerät zu verwandeln?

Ach ja: Die Potentiale sind komplett galvanisch isoliert vom Rest der 
Welt, hab also DC/DC-Wandler und isolierte SPI-Schnittstelle zur 
Außenwelt.

Danke für eure Vorschläge!

VG,
Christoph

[THOR (Gast)]

Hat der XMega keinen ADC Multiplexer?

Wenn doch, bau dir Spannungsreferenzen, häng die an die verschiedenen 
ADC Eingangspins und mach die Kalibrierung, indem du auf die anderen 
Ports umschaltest, misst und daraus dann ne Fehlerkorrektur-Kennlinie 
errechnest.

Und den OPV als Buffer würde ich drinlassen, der hat im Gegensatz zur 
S&H Schaltung nen hohen Eingangswiderstand.

[Christoph M. (chrito)]

Hi Thor,

clevere Idee!

Der Ansatz funktioniert dann aber nur mit Schaltung A (ohne OPV), weil 
ich ja sonst die Drift (Biasströme, Input-Offset-Spg etc.) vom OPV nicht 
berücksichtigen kann?!

Thema Eingangswiderstand / Puffer (OPV) für ADC: Hab den maximalen 
Widerstandswert für Quelle am ADC laut Datenblatt berechnet:
(XMEGA E-Serie, S.362, ADC Input Model)

Ts= 1/(2*F_ADC) = 1/ (2*300k) = 1,67*10e-6  (bei maximaler Samplerate)

R_Quelle <= Ts / (Cs * ln(2^(n+1)))- Rin
(mit Cs=5pF, Rin=4,5k, n=12 Bit Auflösung)

R_Quelle <= 1,67e-6 / (5*10e-12 *ln(2^13)) -4,5k = 32,49 K Ohm

Demnach könnte ich am Eingang statt 5K eigentlich auch 22K nehmen, wenn 
jetzt hier kein Denkfehler ist. Also brauchen wir wirklich einen OPV als 
Puffer???

Danke nochmal für die Idee mit dem Multiplexen, genial! :)

VG, Christoph