Hallsensorn har en utsignal proportionell med matningsspänningen * magnetflödet, så jag tänkte använda en 3.3 volts LDO för matningen och koppla 3.3-volten direkt till REF+ ingången på ADC:n. REF- kopplas till GND. Det blir ju minst 1µF kondensator där. På så vis följer referensspänningen alltid hallsensorns referensspänning vilket är detsamma som dess matningsspänning.
På ingångarna + och - kopplar jag:
till IN+ : utspänningen från hallsensorn via ett RC-lågpassfilter. R = 10k-100k och C = 1uF ungefär. Vill ha ett rejält lågpass som någorlunda ger ett medelvärde om det är snabba variationer på insignalen.
till IN- : För att få bästa upplösning på insignalen väljer jag att göra den differentiell, med IN- kopplad till en spänningsdelare som delar 3.3-volten med 2 st 33k motstånd - så denna insignal blir konstant 1.65 volt och följer också referensen.
Hallsensorn ACS758-200 är en bidirektionell variant som mäter ström, och vid 0A ger den ut "exakt" VCC/2 volt på utgången. Tyvärr har den ingen referensutgång, utan jag får själv dela VCC med 2 för att få en liknande referens. Denna blir ju då inte helt exakt, men det spelar ingen roll, den offseten kan lätt kalibreras bort i mjukvara. Som resultat får nag vid negativ ström ett negativt värde och vid positiv ström ett positivt värde. Detta fungerar, jag har testat och kalibrerat med en 10-bitars ADC, men tänkte förfina den lite.
Därför ville jag testa den här 16-bitars ADC:n.
Problemet är att jag inte helt fattar teorin i databladet på sidan 19-26 "Driving the Input and Reference" (se länk ovan) som handlar om fel som uppstår på grund av impedans och kapacitans på ingångarna.
Rent intuitivt får jag för mig att man bör ha ett lågpassfilter på ingången då ADC:n är relativt långsam, och man vill ha en jämn spänning att sampla under samplingsperioden. Alltså att det inte förekommer höga frekvenser på ingången som ADC:n inte kan hantera. Men i databladet står det:
Det här fattar jag inte alls...borde inte en kapacitans på ingången göra insignalen stabilare och mindre känslig och därmed minska felet? Istället ska man absolut inte ha någon kapacitans på ingången - allt över 100pF * 10kΩ (eller 1nF * 1kΩ) på ingången verkar ju vara katastrof (se figurerna 14-17 i databladet) !For a simple approximation, the source impedance RS
driving an analog input pin (IN+, IN–, REF+ or REF–) can be
considered to form, together with RSW and CEQ (see
Figure 12), a first order passive network with a time
constant τ = (RS + RSW) • CEQ. The converter is able to
sample the input signal with better than 1LSB accuracy if
the sampling period is at least 11 times greater than the
input circuit time constant τ. The sampling process on the
four input analog pins is quasi-independent so each time
constant should be considered by itself and, under worst-
case circumstances, the errors may add.
Jag vet inte hur jag ska tolka det här, men med min koppling enligt ovan så borde:
33k + 1uF lågpass på IN+ vara helt förkastligt
och
33k+33k spänningsdelare för IN- vara på gränsen vad som är OK (eftersom ingen kondensator är ansluten)
och
REF+ som är ansluten till en 3.3V lågimpedansutgång (LP2980-3.3) med 1µF + 100nF avkopplingskondensatorer... hur fungerar det på REF ingången???
Så... antagligen bör jag ha en OP mellan lågpass och ADC-ingången IN+ för att få låg impedans där?
Eller kommer den bara att lägga på mer brus och offset??? OP:ns offset varierar väl ofta kraftigt med temperaturen t.ex. så den går ju inte att kalibrera bort lätt. Bruset från OP:n är jag lite osäker på:
1LSB vid REF+ = 3.3 volt är 50µV.
Om jag tittar på databladet för t.ex. MCP6004 (en OP som jag råkar ha hemma nu) så står det:
Input Noise Voltage Eni — 6.1 — µVp-p f = 0.1 Hz to 10 Hz
så den verkar ju helt OK när det gäller det. Men sedan kommer offset:
Input Offset Voltage VOS -4.5 — +4.5 mV VCM = VSS (Note 1)
Input Offset Drift with Temperature ΔVOS/ΔTA — ±2.0 — µV/°C
Statisk offset kalibreras bort, så ±4.5 mV offset spelar ingen roll.
Tempberoende: antag att jag rör mig inom 75 graders variation (-20 till +55°C) Då får jag max 150µV avvikelse, dvs upp till 3LSB, eller ±1.5LSB vilket jag kan leva med.
Då bör väl den OP:n fungera skapligt?
Känns som att jag inte har någon särskilt bra erfarenhet på det här området och att jag inte har några självklara svar på hur jag bör tänka / göra, men verkar mina slutsatser vettiga?
