ADC ile negatif voltajı nasıl ölçebilirim?

Dahili 10bit ADC'li bir PIC mikro denetleyicisiyle çalışıyorum ve -1 ila -3Volt aralığında bir voltaj ölçmek istiyorum.
Gerilimi pozitif hale getirmek için invertör modunda bir op-amp kullanmayı ve ardından mikrokontrolcünün adc'ını beslemeyi düşündüm ancak burada opampa negatif bir güç kaynağı ile güç vermek zorunda kalacağım, değil mi? Şu anda negatif bir güç kaynağı kullanmak istemiyorum ve bu yapılandırmayı gerçekleştirmenin mümkün olup olmadığını merak ediyor muydum? Yardımcı olabilir misiniz?

Bir ters çevirici yükselticinin gerilimi ters çevirmek için negatif bir raya ihtiyacı yoktur.

Güç raylarınızı, çıktınızı tedarik eden şey olarak düşünmeye çalışın. Devreye bakarsanız, tüm op-amp pinleri 0V veya daha yüksek bir voltaja bağlanır. -1 ila -3 aralığınız geldiğinde, çıktıda 1 ila 3'ün tam karşıtı olarak görünecektir. Bu, ayrıca, piminizin giriş empedansı bu devreyi çok fazla etkilemeyeceğinden, tampon olarak bazı avantajlar sağlar (R _in || _Rf büyük olduğu sürece ).

Basit bir rezistör bölücünün işi yaptığını kabul ediyorum - sadece bunun da işe yaradığını bildirmek için.

Gerilim bölücüyü, bir ucu pozitif besleme rayından sarkacak şekilde kullanabilirsiniz. Diyelim ki eşit dirençlere ve 5V güç kaynağına sahipseniz, -1 ila -3V aralığınız için + 2V ile + 1V arasında bir voltaj oluşacaktır.

+5V +
    |
    R
    |
    +-- OUT
    |
    R
    |
IN -+

Gerilim bölücü fikri güzel, ucuzdur, ancak ölçülecek gerilimde bir değişiklik problemi verirse, ADC girişindeki değişimin 1 / 2'si olarak görülecektir. Doğru ölçümler ilgiliyse, çözüm bölücünün alt yarısı olarak bir zener diyodudur. Ölçülen şey ufacık bir akım kaybetmeye tahammül edebiliyorsa, bu harika çalışacaktır. Zeners, özellikle çok küçük akımlar için, geri dönüş geriliminde kesinlikle düz değildir, bu nedenle R1'i çok büyük yapmayın.

Şimdi bu stackexchange sitesinin resim eklememe izin verip vermediğine bakın.

Bu , bu tür bir dönüşüm için standart devredir. SPICE şemasını çalıştığını birine kanıtlamak için simüle ettim. Uygun direnç değerlerini seçmeniz gerekir, 2R, 2R ve R oldukları sürece çalışır.

Şu anda (elektronik olmayan) çalışıyorum, kullanışlı elektronik swit veya kitaplar olmadan bu yüzden bu sadece zor bir fikir olacak. Belki başka biri ayrıntıları doldurabilir ...

Vcc rayında asılı bir çift PNP transistörü kullanarak geçerli bir ayna deneyin. Negatif voltaj sinyalini aynanın giriş tarafına uygun bir direnç üzerinden besleyin. Aynı akım aynanın çıkış transistöründen geçmelidir. İyi seçilmiş bir dirençle 0V - Vcc arasında bir voltaj aralığı yaratırsınız.

EDIT - YENİ: İşte güncel ayna şeması. Transistör T1'den geçen akım ne olursa olsun, T2 aynı akım akışını yapmaya çalışır. Rastgele 15v olarak seçtiğim güç kaynağına göre ölçülecek olan negatif voltaj, R1'den geçen bir akım damlası yaratıyor (simülasyonda "giriş akımı" olarak ölçülüyor). Eğer R2 R1 ile aynı olsaydı, izin verildiyse, üzerinde aynı voltajı bulacaktınız. Fakat 0V'a (gnd) bağlanıyor - devremiz tamamen pozitif bir temele dayanıyor. R2'yi küçültmediğimiz sürece çalışmaz, R1'in 1 / 2'sini söyler, sonra üzerindeki voltaj, R1'deki her şeyin 1 / 2'si olur. Ölç, matematik yap (kim, 2 ile zorla!) Ve işte buradasın. Şematik, farklı değerlere, farklı bir orana sahiptir , ancak bunun için matematiğin üstesinden gelebileceğimizi düşünüyorum.

Bunun basit bir voltaj bölücü üzerinde avantajı 1) daha karmaşık görünüyor, 2) bu analog IC tasarımında ortak bir hiledir. Bir Zener diyot kullanarak başka bir cevap yazdığım için, bunun neden daha iyi olduğundan emin değilim, ancak voltaj bölücünün alternatifidir ve farklı voltaj aralıklarında veya başka bir şeye ulaşmaya izin verebilir. Şimdi başkalarına bu fikrin bilgeliği veya aptallığı hakkında yorum yapmalarına izin verdim ...

Bir op-amp bile gerekmeyebilir. Bazı ADC'ler (MCP3304 gibi, veri sayfasına bakın: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdf , ADC’nin iki kanal arasındaki farkı döndüren farklı bir moddadır. negatif sayı: Bir kanalı toprağa bağlarsanız (sözde diferansiyel modu denir), ADC diğerine negatif bir giriş voltajı kabul edebilir ve negatif bir voltaja ihtiyaç duymadan negatif bir sayıya çevirebilir.

Tabii ki, bu yalnızca ADC'niz bu tür bir şeyi destekliyorsa geçerlidir. Birçoğunun hiçbiri diferansiyel modu yoktur.

Zaten çok iyi cevaplar olduğunu düşünüyorum, fakat temelde aynı şeyi yapmak için kendimi kullandığım başka bir yaklaşım daha göndermeyi seviyorum.

Bir enstrüman op-ampi kullanabilirsiniz (LT1167 gibi)? Ancak negatif raya ihtiyacınız olacak, ancak bu daha fazla doğruluk vermeyecek mi? ve ayrıca, sadece bir direnç ekleyerek, istendiğinde voltajı yükseltmenin daha iyi yolları.

Negatif rayı eklemek, minmax MCW03-05D05 gibi bir şey eklemek kadar kolaydır.

Direnç kullanmamdaki sorun, özdeş dirençleri bulmakta zor olmanızdır, bu da size düzeltmeniz gereken bir hatayı verecektir.