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[求助] AD采集分压电阻的选择

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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-1-14 17:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
单片机AD采集测量范围0~2.56V,现在要测量一个24V~30V的锂电池电压,打算分压,然后AD采集,请问分压电阻如何选择呢?试了好几组电阻值,测出的电压值都比实际电压偏高好多差到0.4~0.5V了,不知该如何选择?程序没有问题,单片机也没有问题,使用精准电压源芯片提供2.5V电压,AD采集值计算结果很准,只是用电阻分压AD采集值就会差很多。还有就是如果是和电阻精度有关,为什么用万用表测出来也和理论计算值接近,唯独AD采集结果偏高好多?
来源:EEWorld 单片机板块,转载请附上链接
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发表于 2016-1-16 14:12 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2016-1-15 22:51
技术问题就再解释一下。
对于1,分压电阻未必能降的很低,功耗必须考虑,尤其是电池供电设备。再说,功 ...

1、LI电池带个54K的电阻不应该是个负担吧? ------见我七楼的建议取值。

2、加缓冲提高ADC的精度,是有条件的。但本例不适合。

点评

晕,点“回复”,点成了“支持”,又没法取消。 对于你说的,还是概念理解不到位的问题,别停留在想象中了,自己去做个实验对错立辫……  详情 回复 发表于 2016-1-17 15:56


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发表于 2016-1-14 17:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 anqi90 于 2016-1-14 17:43 编辑

直接用AD测一个不分压的电压试试呢,比如找一节电池,看和万用表测的一不一致
刚看到已经测过2.5V的电压了,那就不太清楚了.....



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技术导师勋章

发表于 2016-1-14 17:47 | 显示全部楼层
首先,分压电阻的取值必须合理,阻值太小会过热,取值太大会有严重的温漂,要计算一下取值的功耗。其次,电阻的材质必须用高精度的金属膜电阻。最后,务必注意AD的输入电阻参数,如果输入电阻不够大,就会构成明显的分压,这时需要用运放加一级缓冲。

点评

你看加一级缓冲是不是就是这个意思,先分压,再来个运放做电压跟随?  详情 回复 发表于 2016-1-20 10:12
还有关于AD的输入电阻参数,在哪里查呢?为什么我查了芯片资料找不到这个参数呢?  详情 回复 发表于 2016-1-14 18:12
可是为什么万用表测量结果和采集值差那么多呢?如果有分压啥的,那万用变测量的电压值难道不该是已经分完压的吗?可实际万用变测量值和理论的电阻分压值几乎一致。只有AD采进去才出了问题。  详情 回复 发表于 2016-1-14 18:11
上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang


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 楼主| 发表于 2016-1-14 18:11 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2016-1-14 17:47
首先,分压电阻的取值必须合理,阻值太小会过热,取值太大会有严重的温漂,要计算一下取值的功耗。其次,电 ...

可是为什么万用表测量结果和采集值差那么多呢?如果有分压啥的,那万用变测量的电压值难道不该是已经分完压的吗?可实际万用变测量值和理论的电阻分压值几乎一致。只有AD采进去才出了问题。

点评

数字万用表的内阻较高,你接上AD后再用万用表测。如果是内阻分压问题,万用表应该和AD结果相符。如果不是,那只能说你的程序有问题。  详情 回复 发表于 2016-1-14 23:45
万用表的输入阻抗是10M左右 单片机自带的ADC一般十几K左右 如果分压电阻阻值太大可以加一个放大器做缓冲就可以了  详情 回复 发表于 2016-1-14 20:51


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 楼主| 发表于 2016-1-14 18:12 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2016-1-14 17:47
首先,分压电阻的取值必须合理,阻值太小会过热,取值太大会有严重的温漂,要计算一下取值的功耗。其次,电 ...

还有关于AD的输入电阻参数,在哪里查呢?为什么我查了芯片资料找不到这个参数呢?

点评

看器件手册,在参数表里必有。注意看原厂版本的器件手册。  详情 回复 发表于 2016-1-14 23:46


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发表于 2016-1-14 20:51 来自手机 | 显示全部楼层


万用表的输入阻抗是10M左右
单片机自带的ADC一般十几K左右
如果分压电阻阻值太大可以加一个放大器做缓冲就可以了


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发表于 2016-1-14 20:52 | 显示全部楼层
楼主所测量的目标源,其内阻非常小,所以,可以采用较小些的电阻。

所用的单片机,其输入阻抗一般较大,芯片手册里可以找到的。


最高30V电压,最大测电压2.56V,计算一下分压就可以了。

现给你推荐个数值:


上电阻 51K

下电阻3.3K。

在最大2.56V时,可以测量稍大于40V的电压。-----留下余地。

点评

概念错误,说反了。  详情 回复 发表于 2016-1-14 23:47


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发表于 2016-1-14 23:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 chunyang 于 2016-1-15 22:01 编辑
gxp790953623 发表于 2016-1-14 18:11
可是为什么万用表测量结果和采集值差那么多呢?如果有分压啥的,那万用变测量的电压值难道不该是已经分完 ...

数字万用表的内阻较高,对信号源内阻要求不高。AD的输入阻抗一般较低,对信号源内阻的要求较高,且在采样时才接入电路,而万用表测得是均值,无法测得瞬态值,所以无法表现出差异。考虑到AD输入阻抗不足的影响,要么用软件做校正,要么加运放缓冲,看你对精度的要求了。如果只是电池欠电检测,那么要求的精度不高,软件校正一下即可。如果是用于充电管理,那么显然对精度有较高要求,同时又是批量产品的话,那么加运放缓冲为佳。

再补充点内容:
现在的MCU都是CMOS工艺的,采样时AD对外等效为一个RC回路,加上成本的制约,片内AD类型被限制,故而一般MCU片内AD的等效输入阻抗往往不够高。对于分压型测量高压,不管被测目标的内阻多小,分压电阻的引入就构成了信号源内阻。前帖说过,分压电阻取值过低会带来额外的功耗,甚至令采样电阻发热,对低功耗设计也不利。所以,分压电阻不能一味减小,应在合理取值后,再通过其它手段解决精度问题。对于软件校正,除了采用校正算法外,还要加长采样时间设置(如果该AD支持的话),这样对采样电压的稳定建立有好处,精度自然可以改善,而楼主的应用完全不在乎较长的采样时间。加运放缓冲,可以简单的解决问题,但要注意运放的选型,须用低压型轨到轨运放。
前面说过,AD对外等效为一个RC回路,再加上有个采样率参数,如果电容充电未完成就进行采样,误差就会产生。而信号源内阻越大,电容的充电时间就会越长,故而在特定的采样率下,如果信号源内阻一旦不满足AD等效RC回路的充电完成时间要求,即信号源的内阻足够低,那么AD的等效输入阻抗还会随着信号源的内阻上升而下降,进一步劣化了精度问题。这就是为什么AD前往往需要加运放做缓冲的原理,也是为什么要在信号源内阻较高时尽量延长采样时间的原因。

点评

既然说到这个问题了,我也改变以前因为 “ 技术导师 ” 的资格而没有对你错误观点的回复及评论。 1、 “ 考虑到AD输入阻抗不足的影响,要么用软件做校正,要么加运放缓冲 ”, 我认为这种做法不妥,本来电池  详情 回复 发表于 2016-1-15 22:41
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发表于 2016-1-14 23:46 | 显示全部楼层
gxp790953623 发表于 2016-1-14 18:12
还有关于AD的输入电阻参数,在哪里查呢?为什么我查了芯片资料找不到这个参数呢?

看器件手册,在参数表里必有。注意看原厂版本的器件手册。
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发表于 2016-1-14 23:47 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-14 20:52
楼主所测量的目标源,其内阻非常小,所以,可以采用较小些的电阻。

所用的单片机,其输入阻抗一般较大, ...

概念错误,说反了。

点评

你正确的概念又是什么呢?  详情 回复 发表于 2016-1-15 11:33
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发表于 2016-1-15 11:33 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2016-1-14 23:47
概念错误,说反了。

你正确的概念又是什么呢?

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MCU片内AD的输入阻抗与数字万用表比可不是“较大”,所以有时需要加运放做缓冲,我在3楼已经说的很清楚了。  详情 回复 发表于 2016-1-15 12:03


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发表于 2016-1-15 12:03 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-15 11:33
你正确的概念又是什么呢?

MCU片内AD的输入阻抗与数字万用表比可不是“较大”,所以有时需要加运放做缓冲,我在3楼已经说的很清楚了。

点评

原来你在说数字万用表啊! 我说过和数字万用表比内阻吗?  详情 回复 发表于 2016-1-15 16:43
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发表于 2016-1-15 16:43 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2016-1-15 12:03
MCU片内AD的输入阻抗与数字万用表比可不是“较大”,所以有时需要加运放做缓冲,我在3楼已经说的很清楚了 ...

原来你在说数字万用表啊!

我说过和数字万用表比内阻吗?

点评

说绝对值,也谈不上“大”。  详情 回复 发表于 2016-1-15 17:17


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发表于 2016-1-15 17:17 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-15 16:43
原来你在说数字万用表啊!

我说过和数字万用表比内阻吗?

说绝对值,也谈不上“大”。

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难道你就会和你所说的“数字万用表比吗?  详情 回复 发表于 2016-1-15 17:22
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发表于 2016-1-15 17:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 dontium 于 2016-1-15 17:25 编辑
chunyang 发表于 2016-1-15 17:17
说绝对值,也谈不上“大”。

难道你就会和你所说的 “ 数字万用表 ” 比吗?


如果按你所说的 ” 绝对 “ 值,不比怎么会有大小 之分呢?

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既然如此,不说也罢,网友有网友的理解即可。  详情 回复 发表于 2016-1-15 17:31


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发表于 2016-1-15 17:31 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-15 17:22
难道你就会和你所说的 “ 数字万用表 ” 比吗?


如果按你所说的 ” 绝对 “ 值,不比怎么会有大小  ...

既然如此,不说也罢,网友有网友的理解即可。

点评

测量一个电池,其内阻会有多大?为什么不和电池的内阻相比呢?却偏偏要和数字万用表的内阻相比。还说别人概念错误。 难道测量低阻的源,也一概使用非常高输入阻抗的电路吗? 现在有很多人一概地在ADC前加放大  详情 回复 发表于 2016-1-15 17:42
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发表于 2016-1-15 17:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 dontium 于 2016-1-15 17:45 编辑
chunyang 发表于 2016-1-15 17:31
既然如此,不说也罢,网友有网友的理解即可。

测量一个电池,其内阻会有多大?为什么不和电池的内阻相比呢?却偏偏要和数字万用表的内阻相比。还说别人概念错误。

难道测量低阻的源,也一概使用非常高输入阻抗的电路吗?

现在有很多人一概地在ADC前加放大器缓冲,这是受到了误导,或因为对原理理解不透。

电路的设计在于灵活,什么都照搬是不好的。

点评

你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。 电池内阻很低不假,但AD不是直接接到电池上的,通过电阻分压,那么分压电阻就构成了信号源内阻。有些MCU的AD输入阻抗很低,只有几十K欧,自己  详情 回复 发表于 2016-1-15 19:31


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发表于 2016-1-15 19:31 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-15 17:42
测量一个电池,其内阻会有多大?为什么不和电池的内阻相比呢?却偏偏要和数字万用表的内阻相比。还说别人 ...

你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。
电池内阻很低不假,但AD不是直接接到电池上的,通过电阻分压,那么分压电阻就构成了信号源内阻。有些MCU的AD输入阻抗很低,只有几十K欧,自己算算,这样的输入阻抗接入电阻分压网络,如果分压电阻取值较高会如何?
多大的AD输入阻抗算高?答案是至少M欧级,有些MCU甚至可以做到十M欧级。但普遍而言,因成本的限制,很多廉价MCU片内AD的输入阻抗着实不高。

点评

我也只好引用你的话吧: 你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。 难道你就只会把电路设计成 “ 分压电阻取值较高 ” 吗? 电源的内阻低,这就为小阻值分压创造了条件。建议  详情 回复 发表于 2016-1-15 20:16
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发表于 2016-1-15 20:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 dontium 于 2016-1-15 20:18 编辑
chunyang 发表于 2016-1-15 19:31
你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。
电池内阻很低不假,但AD不是直接 ...

我也只好引用你的话吧:

你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。


难道你就只会把电路设计成 “ 分压电阻取值较高 ” 吗?

电源的内阻低,这就为小阻值分压创造了条件。建议你算一算我七楼给的参考分压电阻的等效阻值吧。难道也不满足你所说的ADC几十K欧输入电阻的要求?

点评

又在胡搅蛮缠了,你不是说MCU的AD输入阻抗“一般较大”么?几十K叫“大”?什么叫“大”在前帖已经说过,事实上,有些MCU片内AD的输入阻抗只有几K。分压电阻的取值与AD输入阻抗在同一量级就会引起很大误差,小学算数  详情 回复 发表于 2016-1-15 21:00


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发表于 2016-1-15 21:00 | 显示全部楼层
dontium 发表于 2016-1-15 20:16
我也只好引用你的话吧:

你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。


...

又在胡搅蛮缠了,你不是说MCU的AD输入阻抗“一般较大”么?几十K叫“大”?什么叫“大”在前帖已经说过,事实上,有些MCU片内AD的输入阻抗只有几K。分压电阻的取值与AD输入阻抗在同一量级就会引起很大误差,小学算数就能解,即便小一个数量级,那也要看要求的转换精度,对于1LBS的精度而言,还是差远了。正是因为很多AD的输入阻抗不够大的问题,加缓冲驱动在这个时候都是必要的。至于你把电池内阻就简单的认为是信号源内阻的错误更是概念错的离谱,现在又改口说什么“为小阻值分压创造了条件”,够会诡辩的哈。注意,楼主已经测过的几组分压电阻参数。


我已经说了这类电路设计的原则和这么做的原因,初学者好好理解、照着做一定能解决问题。

点评

咱们在这里讨论的都是技术问题,谁有理就说,没有理就别拿那些“你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。”,“ 又在胡搅蛮缠了” 技术上,谁对谁错是讨论出来的,不是攻击出来的  详情 回复 发表于 2016-1-15 21:22
新词、新语都是你发明的: 你说的恰恰表明你的概念错误,鉴于怕对其它网友误导,只好再解释一次。 又在胡搅蛮缠了 恰恰说明你胡搅蛮缠习惯了,总是以为自己是正确的, 我说的MCU的AD输入阻抗一般较大,  详情 回复 发表于 2016-1-15 21:18
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