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Autor Tópico: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V  (Lida 3900 vezes)

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Offline LuísR.A.

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ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:09 »
Boas noites a todos  ;D

Primeiro de tudo, os valores dos ADCs que referi são hipotéticos para as contas.
Ando aqui com um nó na cabeça e este deve ter sido feito por profissionais que eu não o consigo tirar.

Então é assim. Temos de medir tensões até 50V.

Hipóteses:
ADC 50V 50000 valores de resolução
ADC 5V 50000 valores de resolução - usando divisor de tensão (/10)

Então supostamente usar a 2ª opção perdemos exatidão! Mas eu não consigo ver porquê. Isso tb supostamente se aplica numa amplificação.
Vamos lá fazer contas:

1º ADC:

50V/50000=1mV - tensão mínima lida, equivalente a ler valor 1.


2º ADC

5V/50000=0,1mV - valor lido é 1, menor tensão lida.
Mas vá tendo um divisor de /10 então o valor mínimo lido é 0,1mV*10 logo 1mV. É igual não?
Sinceramente não estou a perceber se pudessem ajudar ficava agradecido :D
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #1 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:29 »
Se entendi bem a pergunta, mas acho que é uma questão de erros de medida (quantização, não linearidades) e ruído, que não são desprezáveis.
Com intervalos muito pequenos (os tais 0.1mV=100uV), o ruido térmico das resistências pode começar a influenciar as medidas, assim como efeitos termoeletricos (metais diferentes a temperaturas diferentes), etc. Não estou a dizer que é nessa ordem de grandeza, mas sim que não podes encolher o intervalo indefinidamente sem que esses valores não se comecem a sobrepor.


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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #2 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:34 »
Sim, aliás, 50 mil counts é usar uma ADC de 16 bits parcialmente.
Supomos então que afinal são mesmo 16 bits, ou seja de 0 a 65535.
No primeiro caso, cada bit tem um peso de 50v/65535 = 0.000762951 v/LSB
No segundo caso, cada bit tem um peso de  5v/65535 =  0.0000762951 v/LSB

Se queres medir 50v com a segunda ADC vais ter de usar um divisor resistivo sim, e depois se queres "converter" esse valor para o real, tens de o multiplicar já no dominio digital, e tens efectivamente a mesma resolução.
No mundo real ter dezenas de uV's a serem medidos com precisão é uma aventura de todos os tamanhos.
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #3 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:39 »
Se entendi bem a pergunta, mas acho que é uma questão de erros de medida (quantização, não linearidades) e ruído, que não são desprezáveis.
Com intervalos muito pequenos (os tais 0.1mV=100uV), o ruido térmico das resistências pode começar a influenciar as medidas, assim como efeitos termoeletricos (metais diferentes a temperaturas diferentes), etc. Não estou a dizer que é nessa ordem de grandeza, mas sim que não podes encolher o intervalo indefinidamente sem que esses valores não se comecem a sobrepor.

Acho ainda mais assustador os valores de ENOB, SINAD, DNL, INL, SNR, se a adc é ou não monotónica, se tem ou não códigos em falta, e afins de uma adc delta-sigma de 16 bits, até mesmo uma SAR pode ter ruideira que dá medo, caso a notar, PIC32MZ, ADC prometida de 12 bits, funcionalmente têm 8 bits, não queria estar na pele do responsavel pela adc  :o
Os Cortex da Freescale, com adc's de 16 bits em que tens 12 usaveis( e depende muito do sample rate).
E depois temos o layout da coisa em si, efeitos termo-eletricos(como já referido pelo Araujo), buffers, leakage.

É um tema extremamente interessante.
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Offline LuísR.A.

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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #4 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:40 »
Eu realmente não entendi. Isto é algo que alguem me propôs pensar e realmente implementa sempre a regra de nos produtos evitar ter de usar ADCs com manipulação do sinal (amplificação ou divisão).

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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #5 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:41 »
Vou aqui a copiar a explicação, talvez consigam perceber melhor que eu:

Citar
Let's simplify to try and better explain our adversion to voltage dividers.  Assume we have an ADC with 5000 bits resolution and 5V max input.  (there are none - let's just agree)

Now - if we feed a 50V signal in - we must employ a 10:1 divider - right?  Thus - each "real signal" input gets divided by 10 - before it even reaches the ADC.  Thus a ONE Volt change in level is received at the ADC as (just) a 100mV level - isn't that so?

Now as we have 5000mV of signal span @ the ADC - and 5V as max input - that equates to 1mV/ADC reading - does it not?  Then - when we feed that ADC a 50V signal thru the same divider - it becomes 5V - which yields our desired 5000 ADC reading.  And - when we feed in a 49V signal - which is reduced to 4.9V by the divider - we measure (correctly) 4900 at the ADC.

But - we get into trouble when our input signal is 49,990 - 49,999mV - do we not?  The ADC will respond w/4999 or 5000 - it cannot resolve that mV signal level - as it's been lost in the voltage divider!   That is the "resultant imprecision" forced upon the ADC by the voltage divider, Luis!
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #6 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:43 »
Com que razão?
Não existem ADC's de 50v's(acho eu lol), uma ADC de um osciloscópio é de 2 ou 3v, e tipicamente usas sempre referências de tensão com valores 2^n, por exemplo 2.048v, logo ainda menor é a voltagem.

Divisores resistivos por muito crude que pareça são de baixo ruido comparado com muitos ADC's, amplificar um sinal tambem não implica dar cabo dele(audio NÃO é um exemplo dado que 99.9% dos conversores usados ADC/DAC é tudo delta-sigma com no melhor dos casos 7 bits, o resto é over-sampling).
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #7 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:45 »
Vou aqui a copiar a explicação, talvez consigam perceber melhor que eu:

Citar
Let's simplify to try and better explain our adversion to voltage dividers.  Assume we have an ADC with 5000 bits resolution and 5V max input.  (there are none - let's just agree)

Now - if we feed a 50V signal in - we must employ a 10:1 divider - right?  Thus - each "real signal" input gets divided by 10 - before it even reaches the ADC.  Thus a ONE Volt change in level is received at the ADC as (just) a 100mV level - isn't that so?

Now as we have 5000mV of signal span @ the ADC - and 5V as max input - that equates to 1mV/ADC reading - does it not?  Then - when we feed that ADC a 50V signal thru the same divider - it becomes 5V - which yields our desired 5000 ADC reading.  And - when we feed in a 49V signal - which is reduced to 4.9V by the divider - we measure (correctly) 4900 at the ADC.

But - we get into trouble when our input signal is 49,990 - 49,999mV - do we not?  The ADC will respond w/4999 or 5000 - it cannot resolve that mV signal level - as it's been lost in the voltage divider!   That is the "resultant imprecision" forced upon the ADC by the voltage divider, Luis!

Well, no shit sherlock..
Se quer medir 50v com a resolução que mede 5v tem de lhe atirar mais bits para cima.
Exemplo basico, um multimetro, o ponto decimal move-se, a adc não tem resolução infinita.
E 5000bits não são 5000 counts!
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #8 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:47 »
E é só um exemplo para explicar... Na verdade isto usa um ADC de 12V para monitorizar a tensão

Dai eu não entender! Eu vejo muito sobre porquê evitar divisores de tensão e amplificações mas é tudo por causa do mundo real! Num mundo perfeito não faz sentido...
Enfim. Isto era para explicar num produto que envolve um motor de 80A
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #9 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:51 »
Para leres os 50V com o ADC de 5V tens que dividir o sinal por 10. Se o ADC tem 5000 contagens, a tua resolução *no ADC* é 5V/5000 = 1mV, só que 1mV no ADC equivale a 1mV x 10 = 10mV "reais" (na escala dos 50V, pois para teres 1mV no ADC tens que ter um sinal de 10mV antes do divisor por 10), daí que tens 10mV de resolução no sinal que queres medir (que vai até 50V).

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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #10 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:53 »
Para leres os 50V com o ADC de 5V tens que dividir o sinal por 10. Se o ADC tem 5000 contagens, a tua resolução *no ADC* é 5V/5000 = 1mV, só que 1mV no ADC equivale a 1mV x 10 = 10mV "reais" (na escala dos 50V, pois para teres 1mV no ADC tens que ter um sinal de 10mV antes do divisor por 10), daí que tens 10mV de resolução no sinal que queres medir (que vai até 50V).

Então na tua opinião qual tem maior exatidão?
ADC 50V ou ADC 5V com divisor? Tirando a parte de ruidos e imprecisões dos componentes.
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #11 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:55 »
Custa-me a acreditar que esse adc de 12v realmente leva com 12v ou se não tem resistências a dividir o sinal antes de ele lá chegar, part number, queres partilhar?
Não apanhei a parte dos 80A, é para monitorizar corrente, tensão, os dois, mais coisas, queres explicar?

Com o mesmo numero de bits, tens exactamente a mesma informação.
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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #12 em: 03 de Fevereiro de 2015, 23:58 »
Vê LTC2338-18 por exemplo... A empresa que os faz tem vários de voltagens desse género. ps: tava a falar de um externo a um MCU.



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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #13 em: 04 de Fevereiro de 2015, 00:02 »
Página 9 da datasheet:

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Re: ADC de 50V vs Divisor de tensão em ADC de 5V
« Responder #14 em: 04 de Fevereiro de 2015, 00:18 »
Para leres os 50V com o ADC de 5V tens que dividir o sinal por 10. Se o ADC tem 5000 contagens, a tua resolução *no ADC* é 5V/5000 = 1mV, só que 1mV no ADC equivale a 1mV x 10 = 10mV "reais" (na escala dos 50V, pois para teres 1mV no ADC tens que ter um sinal de 10mV antes do divisor por 10), daí que tens 10mV de resolução no sinal que queres medir (que vai até 50V).

Então na tua opinião qual tem maior exatidão?
ADC 50V ou ADC 5V com divisor? Tirando a parte de ruidos e imprecisões dos componentes.

Não é uma questão de opinião, hehehe. A exactidão depende da exactidão do divisor de tensão; se for má, isso afecta a exactidão na versão com divisor (exactidão será "precisão").
Eu sei que não era isso que estavas a perguntar, mas foi isso que perguntaste. O que tu querias perguntar era "qual tem maior resolução", e nesse caso a resposta é que ambos têm a mesma resolução, 10mV, para ADCs com a mesma resolução (contagens) na leitura do mesmo sinal de 50V.


Pera lá, que confusão. Queres saber precisão ou resolução? Parece-me que estás a misturar as 2 coisas.

Se tens 1 chip ADC com entrada directa de 50V e outro com entrada directa de 5V, a precisão só se pode comparar pegando nas 2 datasheets e no caso do ADC de 5V ter em conta a tolerância do divisor de tensão. Qualquer um dos esquemas pode ser mais preciso do que o outro, nada se pode concluir sem datasheet e análise concreta pois são 2 chips diferentes.
« Última modificação: 04 de Fevereiro de 2015, 00:26 por Njay »