AVcc и конденсатор, используя АЦП

Я использую Atmega328P для считывания температуры с LM35 и отображения ее на ЖК-дисплее (наряду с несколькими другими вещами, которые он делает).

Я хочу понять конденсатор и соединения для самого AVR и AVcc.

Я читал всякое в интернете, про развязку, всплески, недостаточную мощность и тому подобное, но я не понял, что я должен подключить, чтобы сделать это правильно.

Некоторые говорили, что мне нужно подключить электролитический конденсатор 10 мкФ к Vcc и земле, а также к AVcc и земле.

Другие сказали, что мне нужно подключить керамический 0,1 мкФ к Vcc и GND и AVcc и GND. Некоторые говорили и то, и другое.

Я в замешательстве, действительно в замешательстве :)

Кроме того, я начинаю думать, что мне нужно перепроверить конденсаторы регулятора LM1117 3,3 В, я использую 2 конденсатора по 10 мкФ (вход V и GND и 3,3 В и GND).

Можете ли вы помочь, пожалуйста?

Я тоже в замешательстве. Вам нужна помощь в понимании того, как правильно отделить и отфильтровать ваши AVcc и Vcc? У вас тоже проблемы с чтением LM35?
Похоже, что показания LM35 немного ниже, чем фактическая температура, но я также хочу понять, что нужно для конденсаторов и что нужно, чтобы улучшить «защиту» стабильных показаний AVR и ADC. Спасибо.
следуйте рекомендациям производителя... в Интернете есть много заметок о приложении, касающихся выбора и размещения развязывающего конденсатора...

Ответы (3)

Сначала я расскажу о развязывающих конденсаторах, а затем, в частности, о возможностях Atmel 328P для выводов AVCC и AREF.

Развязывающие конденсаторы используются для обеспечения коротких всплесков энергии во время цифровых коммутационных цепей (они переходят от нуля к полному напряжению за очень короткое время, для этого им нужна энергия и доступный источник тока поблизости), и в качестве общей ценности все просто ставят Конденсаторы емкостью 100 нФ (0,1 мкФ) на выводах питания каждой микросхемы, используемой в их платах. Это безопасная и хорошая стратегия. Однако это не является строго необходимым, если только ваша система не является большой и сложной. Если у вас есть регулятор (с собственными конденсаторами) очень близко к вашей Atmega, вы будете в порядке без них.

Ваш регулятор в порядке с конденсатором 10 мкФ на входе и выходе, вам не нужно их менять. Однако в будущем вам следует ВСЕГДА сверяться со спецификацией вашего регулятора. Некоторые регуляторы не могут использовать конденсаторы с высоким ESR, так как они могут вызвать нестабильную работу, а также некоторые регуляторы не могут работать с конденсаторами со сверхнизким ESR, такими как керамические конденсаторы, потому что они будут «звенеть» и неконтролируемо пульсировать (постоянно перерегулированы) среди других веселых проблем системы управления мощностью. .

AVCC — это источник аналогового напряжения, используемый внутри АЦП и чаще всего внутренне подключаемый к выводу AREF, который используется непосредственно в качестве эталона для показаний АЦП. Вы можете фильтровать и развязывать AREF или VCC, но то, что имеет наибольшее значение, зависит от того, что вы на самом деле хотите для своего АЦП. Atmel328P имеет внутреннее Vref (2,56 В или другое), которое вы можете выбрать, например. Вы также можете обеспечить свое собственное опорное напряжение на выводе AREF, и, кроме пульсаций источника питания, ваш AVCC становится менее важным с точки зрения фильтрации. Возможно, вы купили прецизионную эталонную 3-вольтовую микросхему и следовали ее рекомендациям по техническому описанию для предлагаемой схемы, а затем подключили Vout к выводу AREF AVR. В этом случае AVCC можно оставить либо:

  • прямое подключение к VCC
  • или простой развязывающий конденсатор 0,1 мкФ, чтобы помочь с локальной фильтрацией шума
  • с катушкой индуктивности или ферритовой бусиной последовательно от VCC к AVCC для пульсаций переменного тока, и если вы также подключите конденсатор к земле (ПОСЛЕ катушки индуктивности), он станет фильтром пульсаций тока И напряжения - красиво и чисто!

AREF можно оставить неподключенным и просто фильтровать VCC. Часто, если контакт AREF не используется, а AVCC и AREF соединены внутри, вы можете подключить конденсатор 0,1 мкФ к контакту AREF, что будет иметь тот же эффект, что и подключение конденсатора к AVCC из-за внутреннего соединения. Может быть, это может помочь с компоновкой схемы?

Если у вас есть медленная, устойчивая ошибка на вашем датчике температуры, держу пари, что это вообще не связано с АЦП или фильтрацией источника питания - я держу пари, что ошибка находится в пределах допусков, указанных в техническом описании (обычно +-15%, что довольно много!). Вам почти всегда нужно (обычно только один раз) «откалибровать» показания АЦП, получив поблизости известный (работающий) термометр при температуре окружающей среды, и отрегулировать смещение показаний, чтобы оно соответствовало ожиданиям. Скорость изменения датчика (мВ/градусы Цельсия) по-прежнему должна быть в порядке, это всего лишь «установившаяся ошибка», присущая производству с низким допуском.

Извините, что комментирую этот старый пост, но у меня есть один вопрос: если мы используем индуктор для AVCC, нам также нужно питание аналоговых устройств от фильтрованного AVCC или не имеет значения, используем ли мы 5 В для аналоговых устройств? Я где-то слышал, что если не использовать AVCC, мы можем внести шум в аналоговую схему, но нам также не хватает AGND на MCU...
привет @TiagoConceição, можно задавать вопросы в комментариях. Если вы используете катушку индуктивности (или ферритовую бусину) и конденсаторы и фильтруете питание 5 В (VCC) для создания более чистого питания (AVCC), вам следует по возможности питать от него маломощные аналоговые устройства. Шум источника питания представляет собой большую проблему для чувствительных аналоговых устройств и часто проявляется на аналоговых выходах. Наличие только AVCC для вашего микроконтроллера просто означает, что -показания- будут чистыми, но данные все равно будут поступать из шумного источника, если вы питаете его только от VCC. Используйте AVCC, если можете! Надеюсь, это поможет.
Итак, я думаю, что при использовании потенциометров или резисторов для простого считывания значения это не преимущество с использованием этого отфильтрованного источника? Но будет ли хорошо, например, при использовании с усилителями? Также другой пример: MAX6675 не возвращает аналоговый выход на MCU (SPI), но микросхема считывает его, будет полезно запитать MAX6675 от AVCC или он уже фильтрует сигнал внутри чипа?
если вам нужны высококачественные показания, вы должны также снабдить любые цепи резисторных делителей и потенциометров с AVCC вместо VCC. MAX6675 должен иметь отфильтрованный вход AVCC, потому что внутри он будет использовать его в качестве эталона и для питания своего внутреннего АЦП. / отфильтровывая шум от шины питания и не допуская попадания шума питания в выходной сигнал.
Спасибо, очень хорошая информация здесь! О индукторе VS хлебе, что было бы лучшим выбором? Или не имеет значения для этого приложения?
Выбирайте ферритовые бусины, они обычно меньше по размеру, дешевле и достаточно маломощны, чтобы выполнять эту работу. Они ведут себя чуть менее «агрессивно», чем настоящий индуктор. просто резистивный на высоких частотах. Они не хранят столько магнитного поля, поэтому у них меньше шансов получить индуктивный всплеск напряжения, который происходит, когда питание внезапно отключается от накопленного магнитного поля. Ферритовая бусина — лучший выбор для фильтрации шума источника питания, тогда как катушка индуктивности лучше подходит для более крупной фильтрации и силовых цепей (по моему опыту).
Хорошо, тогда какое значение феррита правильно заменит 10 мкГн? Так как они приходят как Омы? Мой VCC=5В
Зачем вам 10 мкГн? это многовато для фильтра. Ферритовые шарики действуют как резисторы для сигналов/помех мощности, которые имеют «высокую частоту». Сопротивление поглощает энергию и уменьшает видимость шума фильтрующей схемой. Рассчитайте фильтр нижних частот с полосой отсечки примерно 10 кГц, используя сопротивление ферритового шарика на частоте 10 кГц из таблицы данных детали. затем укажите конденсатор, чтобы приглушить фильтр нижних частот. Например, феррит 5 Ом на частоте 10 кГц, ближайший стандартный конденсатор емкостью 3,3 мкФ, чтобы получить частоту среза 9,6 кГц. Это еще более мощный фильтр на высоких частотах!
Я взял значение 10 мкГн из примеров, которые я ищу в Интернете, оно присутствовало почти в каждом примере для atmega328, другие в таблицах данных ... Я ищу детали для вашего примера, но таблицы данных показывают R для тестовой частоты на 100 МГц, например. Murata EMIFIL BLM15 mouser.com/ds/2/281/L0110S0100BLM15BX-225613.pdf Как я могу рассчитать сопротивление на частоте 10 кГц, используя эту деталь?
просто ищите детали с очень высоким сопротивлением на частоте 10-100 МГц и линейно оцените обратно до 10 кГц. Таким образом, 2,5 кОм на частоте 100 МГц будет составлять около 250 Ом на частоте 1 МГц или 25 на частоте 100 кГц, 2,5 Ом на частоте 10 кГц, а сопротивление постоянному току для этих микросхем с высоким сопротивлением может уже составлять ~ 1,5 Ом, что делает общее сопротивление на частоте 10 кГц равным 4 Ом. Если вы не можете получить более высокое сопротивление, вы всегда можете удвоить емкость :)
Хм, давайте посмотрим, понял ли я это: представьте, что я выбираю (BLM15BX102SN1) бусину 1k @ 100Mhz, тогда отсечка 10 кГц будет около 1 Ом, а C1 = 16 мкФ? Но 1 Ом мало, давайте поместим туда 8 Ом, как вы предложили, C1 = 2 мкФ и будет иметь отсечку R = 8 Ом при 10 кГц. Это правильная математика? Одна вещь, которую я не понял, это то, как вы превращаете 2500 Ом при 100 МГц в 250 Ом при 1 МГц, почему 25000/100 вместо 2500/100?
Кроме того, при удвоении емкости сопротивление не снижается? Тогда надо вдвое увеличить емкость R?
Похоже, я сделал ошибку, перейдя со 100 МГц на 1 МГц, так что вы правы. В любом случае, если вы удвоите емкость, это не повлияет на сопротивление. Если у вас есть два конденсатора параллельно, это снизит их эквивалентное последовательное сопротивление, но это не имеет значения для RC-фильтра нижних частот, имеет значение только последовательный проходной резистор (в данном случае ферритовая бусина). Если ваши конденсаторы не имеют очень высокое сопротивление, для фильтров вам нужны конденсаторы с низким ESR (керамические колпачки лучше всего подходят для этой задачи).
Думаю, теперь я понял. Да, R, о котором я говорил, был из феррита. Спасибо за все ваши объяснения и время :)
если вы будете следовать некоторым примерам заметок по применению по правильному выбору ферритового шарика (см. Используемые номера деталей) и конденсаторов, все будет в порядке.
Трудно найти у Atmel, кажется, все примеры используют индуктор 10 мкГн, и в техническом описании он также есть.
вот один из них, который может быть хорошо прочитан: Analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…

В левой части изображения показано, как подключить ATmeaga664 к интерфейсу. Тем не менее, принцип тот же для модели 328, я полагаю:

введите описание изображения здесь

Если у вас нет никакого другого энергопотребления, кроме вашего микроконтроллера, вам может не понадобиться конденсатор 10 мкФ. Но я бы посоветовал использовать параллельно 10 мкФ и 100 нФ. У меня был подобный вопрос здесь . Обратите внимание, что аналоговый AVCC подключается к питанию через дроссель. Не знаю, для чего это. Посмотрите на техпаспорт, у них может быть несколько примеров.

Редактировать: согласно таблице данных LM1117, на входе и выходе должно быть 10 мкФ. Тогда сделайте это.

Я предлагаю вам зайти на сайт Atmels и поискать их заметки по применению АЦП или источников питания. Хотя примечание по применению Atmel AVR32837 предназначено для совершенно другого процессора, в качестве пояснительных изображений значений конденсаторов и подключений. Приложение, отличное от Atmel AVR042, также может подойти вам.

Проверьте свой LM35 с помощью вольтметра и проверьте, есть ли разница с вашими показаниями.