Dual slope ADC

Waarom gebruik je de counters in je mbed niet ipv counters te genereren in de CPLD?

Die counters hebben een capture mode en ook een 'match' register. Volgens mij moet je daar je 2 slopes ook mee kunnen timen.
Het is in de datasheet wel niet duidelijk of die 25Mhz aankunnen ... maar lijkt me wel.

Kwestie van je CPLD voor iets nuttiger te gebruiken als een counter :-)
Gebruik eventueel je CPLD als een kleine pre-scaler als de mbed de clock niet aankan. Pre-scaler status dan uitlezen bij 'nul' en toevoegen aan je 32 bit counter waarde.

Ghole

[Bericht gewijzigd door Ghole op (18%)]

Vreemd ik krijg het schema van Riktw niet aan de gang in een simulator.

Het is ook heel anders opgebouwd als de schema's van converters die ik tot nu toe zag. Daar werd een zaagtand opgebouwd in de opamp maar mbv de referentiespanning en het meetsignaal gaat in de comprator. Dat lijkt me ook de meest hoogohmige oplossing. Nu kies je een opamp met lage input bias maar ga je wel een condensator volpompen. Lijkt me nog al een belasting van je source tijdens het meten.

Klopt dat wel ?

dat zijn single slope converters

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (90%)]

het ding werkt in multisim en in het echt.
van et weekend eens een mooi schema bedenken die positief en negatief kan meten :)
F_E, wat voor parameters moeten de C en de R van de integrator aan voldoen?

dat zijn single slope converters

Is dat zo ? Dan snap ik er echt weinig van. Ik begreep dat er bij de op en neergaande flank werd gemeten. Single slope was een zaagtand die recht naar beneden viel en alleen de tijd van de opgaande flank werd gemeten. Maar buiten dat:
- je wil een meter met een zo hoog mogelijke Rin.
- Je wil je signaal, zeker in het uV gebied, door zo min mogelijk weerstand heen sturen.
- je wil ideaal gezien geen lekstroom hebben. Daarom gebruik je een super opamp met een lage biasstroom om er vervolgens een condensator aan te hangen die je gaat volladen met stroom uit je te meten source. Dat kan ik me niet voorstellen. Hier moet ik ergens iets over het hoofd zien.

Ik denk dat ik in de sim de fout in ga met het digitale deel. Jij tekent twee poorten van je arduino en ik weet niet precies wat daar gebeurd. Zodra ik teveel digitaal spul gebruik in simetrix dan ga ik over de grens van de free versie heen. Analoog is het meestal angstaanjagend goeed. zelfs ESR en RRT kan ik er in simuleren. Ook heel veel VNA metingen op voorbereid of bv stukken schema bij een reparatie.

lees dit eens door.

http://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_ADC

en als je er de schemas van de 34401 bijpakt en de uitleg op pagina 101 leest hier :

http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/34401-90013.pdf

zal een en ander ook wel duidelijk worden.

dit is ook mooi :
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Voltmeter.jpg

twee studenten van een unief in duitsland die met een altera cpld en wat analoog spul ook zoiets gemaakt hebben...

dit heeft ook nog veel info

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf

Op 2 juni 2011 01:50:50 schreef fred101:
[...]
Ik denk dat ik in de sim de fout in ga met het digitale deel. Jij tekent twee poorten van je arduino en ik weet niet precies wat daar gebeurd. Zodra ik teveel digitaal spul gebruik in simetrix dan ga ik over de grens van de free versie heen. Analoog is het meestal angstaanjagend goeed. zelfs ESR en RRT kan ik er in simuleren. Ook heel veel VNA metingen op voorbereid of bv stukken schema bij een reparatie.

ah kijk
in multisim zijn dat 2 schakelaars.
daarmee bepaal ik of de referentiespanning of de onbekende spanning op de ingang komt.
ik heb een probe op de uitgang gezet van de opamp die de simulatie op pauze zet als die -2.5V heeft bereikt of 0V
multisim aan, onbekende positieve spanning erin.
na een * aantal millisec is die wel op -2.5V beland.
aantal millisec schijf ik op en dan zet ik de bekende referentiespanning op de ingang.
weer aan, en na een * aantal millisec is de uitgang weer mooi op 0.
nu heb ik de 2 tijden en de referentiespanning en kan ik zelf uitrekenen of de boel werkt.

in het echt hangt er natuurlijk een comparator aan de uitgang van de opamp.
uC/CPLD leest die uit.
dus wat het digitale spul doet is voor een bekende tijd (100mS bijvoorbeeld) de analoge schakelaar 4066 aansturen dat de onbekende spanning op de opamp komt.
na die 100mS schakelt die om naar de referentiespanning en houdt die bij hoelang het precies duurt voor de comparator omslaat.
als dit gebeurt begint ie weer met 100mS lang de onbekende spanning erop te zetten etc etc etc.

[Bericht gewijzigd door Riktw op (22%)]

Mooie link, die pdf van HP. Nu begint het wat duidelijker te worden. Ik ga eens wat in symetrix proberen. Dan hoop ik van de week ook wat op te bouwen. Eerst even de logic tester maken want dan kan ik het laatste board van de 8500 afmaken.

http://img39.imageshack.us/img39/852/schematic2.png
mijn schema-idee om de twee referentiespanningen te maken.
kwa opamp, wat werkt hier goed voor, de LM108 die ze in de datasheet van de LM399 gebruiken is obsolete :)
national semi geeft zelf onder andere de LMC6482 aan als vervanger met dezelfde precisie en betere input currents (20fA, hoe meet je femtoamperes :o )
dat een goede of iemand betere en betaalbare ideeen, die LMC6482 kost 1.20 de stuk en is meteen een dubbele :)

Op 4 juni 2011 01:32:28 schreef Riktw:
http://img39.imageshack.us/img39/852/schematic2.png
(20fA, hoe meet je femtoamperes :o )

eh gadver ... zit ik al die links naar de bob pease filmpjes te posten en meneer kijkt er geneens naar !?! ( schopt riktw de hoek in voor straf )

kijk naar het filmpje 'whats all this femtoampere stuff'
daarin tonen ze hoe dat gemeten wordt .. ( ook via een integrator ) dat ding is zo gevoelig dat iemand die op 5 meter er van passeert al een uitslag veroorzaakt...

Rick, die filmpjes moet je echt kijken. Die zijn geweldig. Zelfs de reclame stukjes zijn leerzaam ( bob, who is our sponsor today ?) Doe mij die 500 MHz ( nu redelijk gedateerde ?) Agilent scoop maar, maar die lecroy was toch ook wel heel indrukwekkend) Ik heb toevallig laatst ook gedaan wat ze daar doen. Een blok data op het scherm met een langzme tijdbasis en dan inzomen, lang niet zo extreem als daar, maar bij mij werden de blokgolven driehoeken. Ook zag ik steeds halve hoogs, toen ik hem op de 7704 aansloot en met de hold off speelde, kon ik triggeren en dmv de delay inzomen en bleek er niks aan de hand. Mijn 100MHz chinees digitaal geval (liegbrol) stond gewoon te liegen. (daarna ook bij de Rigol de holdoff en delay gebruikt en toen waren er geen halve signalen of driehoeken)

Hi Riktw

Vergeet de LMC, deze is niet goed voor spanningsreferenties, het gaat meer om de Offsetspanning en de temperatuur gevoeligheid hiervan.
De LMC6482 is meer voor lage Bias/Offset stromen zoals in een ntegrator.
Zie filmpje van Bop Pease hierover.

Een nog steeds zeer goede opamp voor DC met lage offset spanning en lage bias stromen is de LT1012AC.

Hieronder staat een link van een spanningsreferentie die ik een jaar geleden heb gebouwd. Deze is opgebouwd met een 1N827a die waarschijnlijk een jaar of 30 oud is, deze is dus al goed verouderd :-)

De zener is natuurlijk te vervangen door een LM399, pas R17 aan naar 3K92.

De weerstanden R1 t/m R8 zitten dicht bij elkaar zodat ze goed de zelfde temperatuur hebben. deze weerstanden bepalen de versterking, dus van ongeveer 7V naar 10V.
Je zal deze weerstanden zelf moeten uitzoeken, er is al een spreiding van 0,7 Volt volgens de spec's van National.

Dat ik zoveel weerstanden gebruik komt omdat het net mooi uitkwam met goede weerstanden die ik nog had liggen. Je kan het ook met 2 weerstanden doen maar zorg er vooral voor dat het regelbereik van P1 klein blijft. Instelpotmeters zijn ronduit slecht wat stabiliteit betreft!!!

Oja, na wat soldeerwerk er aan moet hij meestal een dag of 3 bijkomen voor hij weer stabiel is. dit vrijwel zeker door de meganische stress...

Als hij weer stabiel is na een paar dagen treed er niet meer dan 1 a 2 ppm verschil op van de uitgansspanning van uit naar aanschakelen.
Bij de gene die ik hier gebouwd heb moet ik de stroom door de zener nog iets beter aanpassen zodat het laatste beetje verloop tussen 15 en 35 graden bijna weg is.

Schema
www.bramcam.nl/10V-Reverence.JPG

Vragen en opmerkingen hoor ik graag...

Gegroet,
Bram

Hallo, ik volg dit topic met veel interesse en ben ook eens begonnen aan een dual slope converter met wat onderdelen die ik hier heb. Een nauwkeurige low drift weerstand komt eraan maar in mijn onderdelen bak vond ik een oude silvered mica condensator van 1.8nf. Ideaal voor de integrator.

Qua referenties heb ik niet zoiets als een lm399 maar heb heb ik een keten tl431's gemaakt. Zo heb ik een referentie van 2.5, 5.0 en 7.5 volt.

Ik gebruik de 5V om een soort virtuele aarde te maken zodat ik ook negatieve en positieve voltages kan meten. Grote voordeel hiervan is dat ik het geheel kan voeden met een 9V blok batterij.

Als teller gebruik ik een attiny2313 microcontroller op 20mhz.

Wanneer ik iets fysieks heb zal ik het hier posten.

@free_electron: Best wel leerzaam die filmpjes over die femto ampere metingen. Doet me denken aan de application notes van linear technology waarin ze ook alles uitleggen.

Vind de application note waarin zij een regulator verifiëren met nanovolt noise floor goed geschreven en uitgelegd:

http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an124f.pdf

Leuke misschien voor fred101, ze gebruiken een tektronix 547 met een 1A7 differentiële plugin :).

@F_E en Fred101
ik heb inderdaad alleen degene gekeken waarbij ze de precision current source maakte.
ik zal nu ff de andere kijken :)
en fred101, mijn naam is zonder de C, simpeler dan simpel.
@blackdog, LT1012 ziet er goed uit, ik ga even kijken of ik nog andere interessante kan vinden met dit soort specs, nu weet ik iig goed waarnaar ik moet zoeken :)

Sorry :-)
Die AN Kende ik al. Williams gebruikt heel vaak di scoop. Hij heeft ook wat filmpjes waarin hij dingen uitlegt. Dan demonstreerd hij ook en meestal met een arsenaal apparatuur waarbij mijn spullen modern lijken.

Ik heb ook wat in elkaar gezet. Viel nog best tegen maar na spelen met rc waarden hij doet nu wel iets.
Ik heb een lm358 als integrator, een lm393 als comprator, een 4060 als oscillator die via zijn traagste poort een 4066 aanstuurt. Een poort gaat via een inverter. Een tweede 4060 werkt als counter en wordt steeds gereset door de comprator. Ik zie de lengte van het blok oscillaties veranderen als ik de meetspanning verander maar daar zit nog wat fout, er moet een inverter tussen want begint hij pas te meten als de neergaande slope onder de drempel komt en hij moet op ede top beginnen.

Nu nog iets bedenken om de frequentie van de 4060 naar iets leesbaars om te zetten. (nu doe ik het wel even gewoon via een frequentiemeter/counter als test) En de frequentie van de 4060 moet een stuk omhoog.

393 als comparator is ok. een 358 als integrator : dat ding lekt als een zeef. pak iets met jfet ingangen.

nog 3 ...

Die LM358 is alleen om te testen. En driften en lekken doet ie als de beste.

Het lukt nu goed. Beetje grof gegokt en wat Ctjes en potmetertjes. Ook is de sample frequentie te hoog en meetfrequentie te laag. De Vref gewoon via een potmeter als weerstandsdeler. Dus absoluut lowtech maar het werkt wel. Grappig. De counter aangesloten, gewoon op frequentie en wat met de gate spelen en ik zag hem bij het verdraaien van de meetspanning mooi meelopen. Ik geloof nu best dat je zelf met juist uitgerekende componenten, goede opamps, goede referentie, stabiele snelle oscillator en juiste timing een goede multimeter kan maken.

Ik heb een 358, 4060 gemold en de poort van een 4066. Ik heb wel betere opamps liggen.
Ik ben niet van plan er een echte meter van te maken. Dit is alleen ter lering en vermaak. Dat moet met die TI 24 bit ADC gebeuren.

Nog drie.. ????

je kan je counter ook gewoon in 'count mode zetten'.
je biedt je clock aan en laat de integrator de 'gate' controleren

nog drie ? neen nu exact niet meer.

Nu staat hier dankzij mij reeds voor de 15000e keer geen andere onzin.

** post 15000 **

tijd voor taart.

Gefeliciteerd, bijna het dubbele van mij en inderdaad over het algemeen leerzame bijdragen.

Ik ga toch kijken of ik wat meer er uit kan halen. Puur uit nieuwsgierigheid. Ik neem de arduino software van Riktw als basis.

Ik zit alleen met de parameters. Ik heb dat HP verhaal nog na zitten lezen en ik denk dat mijn ADC niet helemaal standaard werkt. Ik gebruik twee weerstanden zodat de "up" ramp sneller veloopt dan de " down" ramp. Maar zover ik nu begrijp moet de ramp eerst tot de Vref worden opgeladen. Dan bij het omslaan van de comprator wordt de Vin er op gezet en een spanning gelijk aan Vref laat de ramp bijna stijl omlaag vallen terwijl een spanning van bv 1 mV een hele tijd nodig heeft.

De kleinste spanning wordt bepaald door de grote van het schakelwindow. Ik doe dat via een vaste klok maar dan ben ik , in mijn geval, gelimiteerd tot 10 mV resolutie. Gewoon omdat de ontlaadcurve dan zo lang duurt dat hij niet meer door nul gaat. Ik laat de comprator de meetklok resetten. Maar daarmee had ik nog steeds een zelfde probleem want de schaklaars lopen wel op die vaste klok.

Kan ik niet beter de schakelaars middels een flipflop ofzo iets schakelen. Dan krijg ik een variable window.
Alleen hoe ? Ik kan de comprator gebruiken om hem te resetten of om hem aan te zetten maar beide moet gebeuren. Bij iedere omslag van de comprator moet de flipflop veranderen. Dan kan ik om te meten een snelle Xtl oscillator maken welke door een 4060 wordt geteld. Dat levert op een van de deeluitgangen een hoop pulsen op. Je prccessor telt die en zo weet je een waarde? Klopt dat? Lijkt me zo onhandig. Je kan dan net zo goed de oscillator Choppen.

Ik dacht , als igi leek, dat een counter anders werkt, dat ik op moment X de staat van elke uitgang van de 4060 gedurende 1 klokcycle, en alle tegelijk, lees en die vormen samen een bitpatroon. Dat moet dan , denk ik, via een multiplexer naar de microprocessor. ( of naar een binair naar bcd omzetter zodat je LED segmenten aan kunt stturen of maar 3 ingangen van je uprocessor kwijt bent. )

Alleen als ik dat hier doe lees ik de meetfrequentie en niet de tijd dat de ramp duurt. Dus volgens mij zit ik voor niks met zo'n 4060 te klooien. Met een uProcessor die de 4066 stuurt en dan pulsen telt is dat allemaal niet zo spannend maar ik wil ook wat meer van logische IC's leren dus vandaar dat ik wat moeilijk aan het doen ben.

Daarnaast is het hoofdpobleem, hoe bepaal ik de ideale combinatie R, C ' meetfrequentie en schakelfrequentie
De 4066 hebben al een schakeltijd. Hoe hoger de klok hoe beter de resolutie, hoe langer de 4066 open blijft hoe beter de resolutie ( snelheid interesseert me even niet).

Ik dacht aan 48 MHz meetklok, 5Hz schakelfrequentie en met wat info die ik vond zou ik een 100 pF en 120 ohm weerstand voor Vin en 10 ohm voor Vref moeten hebben. Dan zou ik een resolutie van 1 uV moeten kunnen halen bij een Vref van 2,5 V. Voer ik dat in symetrix in dan werkt dat voor geen meter dus dat bereken ik fout.
(wat me niet verbaasd ;-) )

Op 11 juni 2011 09:49:54 schreef fred101:
Alleen als ik dat hier doe lees ik de meetfrequentie en niet de tijd dat de ramp duurt. Dus volgens mij zit ik voor niks met zo'n 4060 te klooien. Met een uProcessor die de 4066 stuurt en dan pulsen telt is dat allemaal niet zo spannend maar ik wil ook wat meer van logische IC's leren dus vandaar dat ik wat moeilijk aan het doen ben.

tip, koop een klein CPLD/FPGA dev bordje, heerlijk pielen met logische IC's en geen zorgen maken over een spaggethi breadboard (al is die van bob pease wel mooi)
programmer van altera op USB (een kloon) kost 15 euro en een simpel bordje op ebay met een EPM240 CPLD nog eens 15 euro :)
heb trouwens 2 stuks LM399 liggen, van et weekend even een mooi schema maken en dan eens hier posten

@F_E, gefeli, ik zit nog nit eens aan de 2000 posts

Nog niet gebouwd. Zal wel vol onlogische logica zitten maar ik sta open voor kritiek ;-)

Rik, ik weet niet wat ik van zo'n FPGA/CPLD moet denken. Het klinkt ergens heel handig als ik lees wat het is (denk ik). Maar dan heb ik toch nog steeds een uProcessor nodig ? En die FPGA moet natuurlijk ook weer geprogrammeerd worden. Hoe wordt het dan makkelijker.

http://www.pa4tim.nl/?p=2482

http://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2011/06/adcproto.png

Edit, hmm, volgens mij heb ik nu een omgekeerde single slope converter bedacht. Eerst moet Vin de intergrator opladen gedurende een vastgestelde tijd, vandaar die uP, en daarna wordt met Vref de tijd gemeten tot de comprator omslaat. De ratio tussen die twee tijden bepaald de spanning. Heb ik hem nu eindelijk door ?
Kan ik weer opnieuw beginnen.

Ik gebruik nu Vref om de intergrator te laden. Aangezien de weerstand en spanning en dus stroom daarvan vast liggen gaat dat tot een vaste waarde. De tijd om weer nul te meten is dan omgekeerd evenredig aan de spanning. Alleen gooit zo deelectrishe absorbtie en weerstands tempco roet in het eten. Bij dual slope compenseert dat elkaar.

[Bericht gewijzigd door fred101 op (17%)]

@fred : tijd om je stappen te wagen op een cpld / fpga. Foto_opa heeft dat ook gedaan.
het is echt kinderspel en er gaat een enorme zee van mogelijkheden open.
ga een terasic bordje halen voor 50 $ heb je een relatief grote cpld , de programmer en de software.
het ontwikkelsysteem zelf is gratis www.altera.com

je kan gewoon schematekenen in het begin. gans de bibliotheek 74xxx zit er in.
je tekent je schema , knoopt de inputs en outputs vast en klik. het ding zit in de cpld. in plaats van telkens te moeten liggen solderen kan je nu heel snel je logica ontwikkelen
je kan ook je schema eerst doorsimuleren.
wijzigingen gebeuren dus heel snel.

later kan je dan overstappen naar synthesetalen. daarmee maak je geen schema meer maar je beschrijft textueel wat het ding moet doen.
de synthesizer bouwt dan logica op.

Ik zal er eens over denken. Eerst maar eens dat TI board aan de gang krijgen anders ben ik met teveel tegelijk bezig. Als ik met de 74 serie te maken heb is het meestal ivm reparatie.

Ik heb de LM358 vervangen door een LF356. Scheelt wel een hele hoop. Nu klopt er alleen geen hout meer van de RC timing. Ik heb nu wel een Vref die ontlaad tot nul met een soort log-slope en een Vin die ala seconde oplaadt. Nu resulteert een veranderende Vin in een mee veranderende dutycycle maar het blijft een blok. Dus nu heb ik weer een per ongeluk een pwm ADC bedacht :-) Wel grappig, ik had hem op een gegeven moment zo dat de counter nagenoeg gelijk meeliep met de Vin.
Feitelijk kan ik nu zelfs het oscillator tel-signaal weglaten en gewoon de dutycycle meten, alleen is het dan een AA converter die spanning in tijd omzet.

Maar het is nu geen ADC meer, wat het met de LM wel was (op en neergaande slope)

Maar wel leerzaam allemaal.
Ik denk dat ik nu eens het arduinoprogje van Rik ga inladen en dat aan mijn schakeling knopen.

Rik, wat voor waarde had jij voor de integrator R en C ?

ik had toen 1uF en 100K gepakt.
heb je nog een redelijk lange oplaadtijd, wat makkelijker vond ik.
100K heb ik nog liggen in goede kwalie namelijk :)

CPLD's zijn leuk, erg leuk, werkt wel allemaal op 3.3V ben ik bang ;)
programmer pluk je van satistronics.com af (13 dollar) of ebay (ook zoiets, even zoeken op altera usbblaster)
eventueel heb ik nog wel wat van die kleine bordjes liggen met een 5M80Z die voor brievenbustarief bij u kunnen liggen ;)

[Bericht gewijzigd door Riktw op (50%)]