Hallo

Zur Referenzspannungserzeugung

Der ADC des PIC benötigt für einen ordnungsgemäßen Betrieb eine untere
und obere Referenz*spannung. Wobei die Untere der Zahl Null und die
Obere der Zahl 2^10-1 entspricht.
Diese kann wahlweise die Betriebsspannungen des PIC sein also GND und
VBUS oder es werden die externen Spannungseingänge VREFH „Reference
Voltage High“ und VREFL „Reference Voltage Low“ verwendet. Dabei sind
einige Randbedingungen zu beachten. Die VREFH muss zwischen GND und
VBUS und die untere Referenzspannung VREFL darf zwischen GND-0,3V
und VBUS-0,3V liegen. Zudem muss VREFL kleiner als VREFH sein und die
Spannungsdifferenz zwischen den Referenzen muss bei Betriebs-
spannungen von 3V und darüber mindestens 3V be*tragen.

Würde man als Referenzspannungsbereich die Betriebsspannung des
Messbereichsverstärkers wählen hätte man auch bei Rail-to-Rail OPs mit
verlorenen Bits zu rechnen.
Bei 10 Bit Auflösung und 3,3V Referenzspannung entspricht einem Bit eine
Spannung von ca. 3,223 mV. Die OPs vom Typ TS914 haben einen
Ausgangspannungshub der bei einem Last*wider*stand von 10kOhm
spätestens 200mA unter der positiven Versorgungsspannung und
mindestens 150mA über GND endet. Das heißt man verliert mit
350mV / 3,223V = 109 Werte ca. 10% des Mess*bereichs.

Um dies zu vermeiden werden die Referenzspannungen aus zwei OPs
IC3_C, IC3_D gewonnen, die auf dem gleichen Chip wie die Ops IC3_A,
IC3_B des Messbereichsverstärkers implementiert sind. Der erste ist so
be*schaltet, dass er URef+ = 3,3V - 200mV = 3,1V und der andere
URef- = 0V + 150mV = 150mV liefert. Da zwischen ist ein Widerstands-
netzwerk geschaltet, dass die virtuelle Masse ADCG = 1,475V für den
Pegel*ver*stärker erzeugt.

Ich hoffe das dies funktioniert. Meine Hoffnung stützt sich dabei darauf, daß
die OPs zur Referenz*spannungs*erzeugung auf den gleichen Chip sitzen wie
die OPs des Messbereichsverstärkers. Deshalb spekuliere ich darauf, dass
die Fertigungstoleranzen zwischen den OPs sehr klein sind und alle OPs die
gleiche Temperatur sehen.
Zudem sollten alle 4 OPs die gleiche Versorgungsspannung sehen und so
Schwankungen derselben über eine Art „Common Mode Rejection” das
Verhältnis der Ausgangsspannungshübe der OPs konstant halten.

Die Widerstände R20, R21 und der Widerstand R19 am Messbereichsver-
stärker dienen dazu, bei Bedarf die Aus*gangs*be*lastung der OPs ab-
stimmen zu können, um den Ausgangsspannungshub anzugleichen.

Um die virtuelle Masse sehr exakt einstellen zu können, stellen zwei
Spannungsteiler R15, R17 und R16, R18 jeweils eine Spannung
UR+ = R15/(R15+R17)*URef und UR- = R16/(R16+R1 * URef,
die ein paar 100mV über und unter der Spannung ADCG liegen, bereit.
Werte sind in Tabelle 3 aufgeführt. Mit dem Potentiometer
R19_P = 20kOhm zwischen diesen beiden Spannungen lässt sich ADCG
sehr genau auf (1/2)*URef einstellen.

Bild hier  
Tabelle3

Grüße GeoBot