¿Impedancia de salida requerida para la entrada ADC?

En caso de que se quede preguntándose cómo se especifica la resistencia de entrada como 100M, la impedancia recomendada para conducir la entrada es 10k: el siguiente diagrama ilustra la entrada al ATMega A / D:

ComodescribióKyranF,latareadesucircuitoexternoesasegurarsedequeelcondensadordemuestreoC_SHsecargueaunvoltajequeestédentrodealgúnporcentajedelvoltajedeentrada,dentrodeltiempodemuestreo.ElprocesodecargasevefrenadoporlaresistenciadesufuentedevoltajeyporlaresistenciadeloscircuitosentreelpinADCnyelcondensadordemuestreo,queaquísemuestracomo"1..100k ohm".

(Ese "1..100k" es un rango amplio, y me gustaría saber cuál es el rango en la práctica).

No se muestran en el diagrama pequeñas capacitancias adicionales asociadas con el multiplexor. Y R _AIN también se omite, ya que es insignificante en comparación con I _IH e I _IL (max 1uA).

La recomendación de que su fuente de voltaje sea menor a 10k es esencialmente diciendo que no queremos que la resistencia de la fuente disminuya la carga de C _SH (y cualquier otra capacidad) en comparación con las ya existentes. Resistencia actual, y relativa al tiempo de muestreo. (Sin embargo, el "1..100k" no lo respalda muy rigurosamente).

Mirando esto desde otro punto de vista, la supuesta "100M" entrada resistencia de pines ADCn no es toda la historia. R _AIN es paralelo a I _IH e I _IL , que, cuando se selecciona, también es paralelo a "1..100k en serie con 14pF " carga.

En el sentido de que el 100M || I _IH || I _IL representa la totalidad de las características de DC , es legítimo, pero no es la parte relevante de la carga para nuestros propósitos de diseño. Necesitamos diseñar para manejar la parte "1..100k en serie con 14pF" AC de la carga, lo que Atmel nos dice que es mejor hacerlo con una resistencia de fuente de 10k.

(Tenga en cuenta que en las discusiones el término "impedancia" puede o no implicar que se esperan características de CA no resistivas, y algunas veces se usa donde lo que realmente significa es "resistencia".)

[Editar - porque esto resulta bastante interesante ...]

Agregar algunas muestras de estadio y mantener los tiempos de ajuste:

Con R = 100k y C = 14pF, la constante de tiempo RC (TC) es 1.4 usec.

Para ATMega, el tiempo S / H es 1.5 ciclos del reloj ADC. Para una tasa de ADC de rango medio de 100 kHz, eso pone el tiempo S / H en 15usec. Así que eso es un poco más de 10 TC.

El voltaje en un capacitor se asienta dentro del 37% de su valor final en una constante de tiempo, 5% en 3TC, 1% en 5TC y 0.1% en 7TC (correspondiente a +/- 1 bit de resolución de 10 bits) .

Puede ver que la duplicación de la entrada R a 200k, o la duplicación de la frecuencia de reloj de AD, se masticará en la resolución. Pero un cambio en la entrada R de 10k a 1k no nos sirve de mucho ... aunque podría ser beneficioso por razones externas, como una menor sensibilidad a las señales ruidosas vecinas.

Espero que ayude.

El condensador de muestreo interno de un periférico ADC en el ATMEGA328P de su Uno debe cargarse, por lo que puede muestrearlo, ¿no? Bueno, en este caso, la resistencia interna (impedancia de entrada) se ha dado como 100M Ohm. La fuente analógica debe cargar el capacitor con < = 10K Ohm, para que se cargue lo suficiente listo para el muestreo. Si carga el límite demasiado lento, tendrá errores de escala / lecturas falsas.

Es posible que si tiene una entrada analógica terriblemente lenta / débil, coloque un amplificador operacional de búfer de voltaje en ganancia unitaria y encuentre uno con voltaje de desviación / corriente de polarización extremadamente bajo y un ancho de banda / velocidad de muestreo suficientemente alto (por lo tanto, no afecta su señal de la mejor manera posible, con una resistencia de salida de 5-10 K ohmios para impulsar sus entradas ADC lo suficientemente rápido.

Cada microcontrolador que tiene un periférico interno de ADC, y los muchos IC dedicados de ADC son diferentes, y todos necesitarán atención especial a cosas como esta, por lo que es bueno que lo lea y haya hecho preguntas al respecto.

¿Cómo calcula la impedancia de salida ideal para trabajar con el ADC?

Leyendo la hoja de datos. Incluso citó la sección que le indica esta respuesta en una bandeja de plata: El ADC está optimizado para señales analógicas con una impedancia de salida de aproximadamente 10 kohm o menos.

Entonces, la respuesta es alimentar una señal que tenga una impedancia de 10 kΩ o menos.