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一粒金砂(中级)

模拟信号的隔离ADC采集方案 [复制链接]

 

GP9303模拟信号的隔离ADC采集方案供大家参考

幻灯片6.JPG

GP9303_cn_V1.9.pdf (527.97 KB, 下载次数: 51)



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从 “0-5V电压” 到MCU输出,分辨率和精度各能够达到多少?恐怕不会很高。光耦带来的误差就不会很小。

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如果是告诉光耦的话,其实速度还是可以的。分辨率可以做到16Bit  详情 回复 发表于 2020-1-16 19:19

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maychang 发表于 2020-1-16 18:21 从 “0-5V电压” 到MCU输出,分辨率和精度各能够达到多少?恐怕不会很高。光耦带来的误差就不会 ...

如果是告诉光耦的话,其实速度还是可以的。分辨率可以做到16Bit


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这个东西不错,好

 


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是一个新思路


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此文标题是《模拟信号的隔离ADC采集方案》,这个说法有点问题。

该电路中使用的芯片是将电压转换成PWM信号。但是,PWM信号仍然是模拟信号,正如频率信号是模拟信号一样。这个过程中并没有模拟-数字转换。


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真正的模拟-数字转换,发生在首帖单片机之中。

PWM信号由光耦传输后,经过低通滤波,仍然是一个电压信号。此电压信号应该与原来的 “0-5V电压” 成比例(不成比例是由于传输过程中的误差)。单片机仍然要使用内部的ADC通道测量此电压信号,才能够完成 “0-5V电压” 转换成数字信号的工作。


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利用光耦来隔离,测量模拟信号,那就不如使用电压-频率转换芯片LM331。

光耦传输PWM信号,由于光耦上升沿和下降沿延迟时间不同,占空比经过光耦后会发生变化,造成传输附加误差。而使用电压-频率转换芯片LM331,光耦传输的是频率,光耦上升沿和下降沿延迟时间不同不会改变频率,也就不会造成传输的附加误差。

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确实LM331是一种选择,不过我其实很想知道,现在什么样的应用中大家在用这个芯片,挺想探讨的。在我看来这个芯片挺难用的,外围还有加一些原件。我们也有在准备AFC芯片,Analog to Frequency Convertor。就是看不太  详情 回复 发表于 2020-1-18 10:42

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用PFM才能保证精度,早期有专门的V-F,F-V变换电路

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没错,像LM331这样的芯片确实也挺好的。 不过我们现在用高速光耦,传输PWM基本也不失真。 并且我们还可以用磁隔离、电容隔离等技术来做无失真的传输。  详情 回复 发表于 2020-1-18 10:40

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光耦的传输沿迟受温度影响,对以脉宽来传输模拟量的PWM来说是一个很严重的问题。改为周期就可以避免该问题

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可以看看我们家定制的高速光耦,可以达到15MHz,ns级的迟延,即便算上温度系数,相对于毫秒级的PWM信号来说,误差基本可以忽略。  详情 回复 发表于 2020-1-18 10:38

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而且,单片机测量频率是利用片内计数器,测量电压是利用片内ADC通道。计数器是无论哪种单片机都必须具备的部分,而ADC并非每种单片机都具备。

结论:使用电压-频率转换芯片LM331来隔离测量电压,比楼主的方案要方便,且更准确。

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对上面内容的回复: 1、上面有人提到过LM331的人,是否真的用过这个芯片,看看下图的外围电路,还是挺复杂的,再看一下频率公式,他的绝对值要做到1%不会容易。温度系数要小于50PPM更加困难。所以说LM331更好的人  详情 回复 发表于 2020-1-18 10:36

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maychang 发表于 2020-1-17 09:18 而且,单片机测量频率是利用片内计数器,测量电压是利用片内ADC通道。计数器是无论哪种单片机都必须具备的 ...

对上面内容的回复:

1、上面有人提到过LM331的人,是否真的用过这个芯片,看看下图的外围电路,还是挺复杂的,再看一下频率公式,他的绝对值要做到1%不会容易。温度系数要小于50PPM更加困难。所以说LM331更好的人,要么对LM331不了解。要么对APC芯片不了解。电压转频率的好处是可以用低速光耦来做信号隔离,而PWM传输如果频率低点,对光耦要求也不大,如果频率高,高速光耦也有很多选择,我们做个高低温试验,告诉光耦基本不影响精度。另外我们还有无失真的电容和磁隔离方案(题外话)。

2、说PWM需要用ADC采集的同学,我觉得你可能对PWM有误解,别说现在STM32的MCU每个都带PWM捕获功能,就是51,你也可以通过计数然后除法的方式将PWM数据化。

3、有人说PWM信号是模拟信号,这个论断欠妥,PWM应该算是一种数模中间信号,想要模拟话和数字化都非常方便的一种信号。

 

image.png

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用光耦隔离,隔离数字信号比隔离模拟信号要容易得多。 所以,如果有个模拟量需要 “模拟信号的隔离ADC采集” ,最好是用片廉价且带有ADC的单片机。最大的优点是灵活,其次是成本较低。  详情 回复 发表于 2020-1-18 16:01
首帖图中的PWM信号,并没有用其幅度、频率、相位、占空比……来代表数字,所以首帖中的PWM信号仍然是模拟信号。  详情 回复 发表于 2020-1-18 15:54
“3、有人说PWM信号是模拟信号,这个论断欠妥,PWM应该算是一种数模中间信号” 这个,不能同意。 在24楼我已经回复bigbat说: 什么是数字量?用信号的某个参数(幅度、频率、相位、占空比…  详情 回复 发表于 2020-1-18 15:52
其实,比较准确而廉价的 “模拟信号的隔离ADC采集方案” 有很多。 例如,ADC芯片有串行输出的(二进制码居多),而且串行输出的ADC芯片其输出能力完全可以驱动光耦。使用串行输出的ADC芯片,输出的数字信  详情 回复 发表于 2020-1-18 15:33
上面是说明PWM信号经过光耦、二极管、三极管、MOS管、数字芯片……传输后,必定占空比会产生误差。 但是,频率信号经光耦、二极管、三极管、MOS管、数字芯片……传输后,不会另外产生误  详情 回复 发表于 2020-1-18 15:21

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PowerAnts 发表于 2020-1-17 09:17 光耦的传输沿迟受温度影响,对以脉宽来传输模拟量的PWM来说是一个很严重的问题。改为周期就可以避免该问题 ...

可以看看我们家定制的高速光耦,可以达到15MHz,ns级的迟延,即便算上温度系数,相对于毫秒级的PWM信号来说,误差基本可以忽略。


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PowerAnts 发表于 2020-1-17 09:15 用PFM才能保证精度,早期有专门的V-F,F-V变换电路

没错,像LM331这样的芯片确实也挺好的。

不过我们现在用高速光耦,传输PWM基本也不失真。

并且我们还可以用磁隔离、电容隔离等技术来做无失真的传输。

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实现同样的性能,周期法比脉宽法简单可靠稳定廉价的多  详情 回复 发表于 2020-1-18 11:59

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maychang 发表于 2020-1-17 09:15 利用光耦来隔离,测量模拟信号,那就不如使用电压-频率转换芯片LM331。 光耦传输PWM信号,由于光耦上升 ...

确实LM331是一种选择,不过我其实很想知道,现在什么样的应用中大家在用这个芯片,挺想探讨的。在我看来这个芯片挺难用的,外围还有加一些原件。我们也有在准备AFC芯片,Analog to Frequency Convertor。就是看不太到这样的应用,如果有了解的朋友,可以探讨一下,谢谢。


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zjqmyron 发表于 2020-1-18 10:40
没错,像LM331这样的芯片确实也挺好的。

不过我们现在用高速光耦,传输PWM基本也不失真。

并且我们 ...

实现同样的性能,周期法比脉宽法简单可靠稳定廉价的多

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你的例子是LM331吗,这个芯片的价格可不低哦  详情 回复 发表于 2020-1-18 12:25

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PowerAnts 发表于 2020-1-18 11:59 实现同样的性能,周期法比脉宽法简单可靠稳定廉价的多

你的例子是LM331吗,这个芯片的价格可不低哦

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干嘛非得331?找一款同样是中文规格书的能满足一路v-f变换的mcu不难吧  详情 回复 发表于 2020-1-18 13:01

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zjqmyron 发表于 2020-1-18 12:25
你的例子是LM331吗,这个芯片的价格可不低哦

干嘛非得331?找一款同样是中文规格书的能满足一路v-f变换的mcu不难吧

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其实,很多东西看起来可以,实际上很有可能不太合适。做过的人才知道,我觉得你肯定没有单片机做过VFC。  详情 回复 发表于 2020-1-19 09:44

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费这么大事,不如直接使用SPI的外置AD数字量也保真。


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关于pwm是模拟量还是数字量,我觉得绝大多数情况算模拟的。

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求同存异,没有问题。  详情 回复 发表于 2020-1-19 09:42

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