Главная > AVR > Стоит ли фильтровать AREF?

Стоит ли фильтровать AREF?

Сидел я сегодня и отлаживал на макетке одно устройство на AVR, в котором используется АЦП оного чипа. Устройство в сущности представляет собой показометр, так что я задействовал АЦП в восьмибитном режиме и внутреннюю опору напряжением 1.1 В, которая по величине как нельзя лучше подошла под мои цели. Отладка поначалу шла со скрипом — получаемые значения ну никак не хотели совпадать с реальностью хотя бы примерно. На каком-то этапе я решил, что это все из-за шумов опорного напряжения, и начал думать, как бы его стабилизировать.

Сразу скажу, что эксперименты велись на беспаечной макетке, и, скорее всего, выводы, которые я сделал, справедливы только для этого случая.

Воткнувшись осциллографом в AREF, я увидел следующее:

aref_nothing

Шум уровнем примерно -83 dBVrms (шумовой порог осциллографа в этом режиме — около -89 dBVrms). Что интересно, присутствует какой-то странный пик на частоте около 2 МГц. К слову, дальше есть гармоники тактовой частоты (тут их не видно, но они есть, честное слово), но это, в принципе, понятно. А вот откуда берется 2 МГц я не знаю. Ну да ладно, даташит рекомендует ставить конденсатор на AREF. Поставим керамику на 100 нФ.

aref_100n

Что меня изумило, так это то, что шум вырос, причем аж на 10 dBVrms. Вот так… Без конденсатора лучше, чем с ним! Я пробовал 10 нФ керамику, 1 мкФ электролит, 22 мкФ электролит, а также их комбинации. Лучший результат показал вариант с 22 мкФ + 10 нФ, -79 dBVrms. Но, как видно, даже это хуже, чем вообще без ничего.

А вот что правда дает эффект в такой конфигурации, так это установка конденсаторов по питанию.

Вообще без ничего по питанию (самая первая картинка была снята при 100 нФ керамике по питанию):

pwr_nothingЭлектролит 22 мкФ по питанию:

pwr_22uВыигрыш — 10 dBVrms!

Лучший результат из проверенных дает сочетание 22 мкФ + 100 нФ:

pwr_22u100n

Около -88 dBVrms, практически шумовой порог. Шумовой порог для сравнения:

noise_floor

Вот так.

Мораль: при экспериментах на макетке подключение чего-либо к AREF при использовании встроенного опорного источника дает эффект, обратный желаемому, причем проигрыш в шуме легко может составлять аж 10 dBVrms. Фильтрация напряжения питания, напротив, дает очень хорошие результаты, причем лучше всего работает сочетание электролита порядка нескольких десятков микрофарад с керамикой порядка десятков-сотен нанофарад. Эксперимент показал, что в этом смысле 100 нФ мало отличается от 10 нФ.

Рубрики:AVR
  1. Роман
    03/02/2015 в 02:07

    хм, фильтрующие кондеры по питанию это как отче наш, должны быть при любом раскладе.
    в вашем же случае используется внутренний ИОН который напрямую зависит от стабильности питания МК…
    и еще при использовании внутреннего ИОН по-моему AREF отключается и подключение к ней чего либо никак не может влиять на результат

    • YS
      03/02/2015 в 15:41

      Вообще, ИОН он на то и ИОН, чтобы не зависеть от питания МК. Это не делитель, а bandgap reference.

      Касаемо отключения AREF. Даташит на ATmega48, страница 250:

      «AVCC is connected to the ADC through a passive switch. The internal 1.1V reference is generated from the internal bandgap reference (VBG) through an internal amplifier. In either case, the
      external AREF pin is directly connected to the ADC, and the reference voltage can be made
      more immune to noise by connecting a capacitor between the AREF pin and ground. VREF can
      also be measured at the AREF pin with a high impedance voltmeter. Note that VREF is a high
      impedance source, and only a capacitive load should be connected in a system.
      If the user has a fixed voltage source connected to the AREF pin, the user may not use the other
      reference voltage options in the application, as they will be shorted to the external voltage. If no
      external voltage is applied to the AREF pin, the user may switch between AVCC and 1.1V as reference selection. The first ADC conversion result after switching reference voltage source may
      be inaccurate, and the user is advised to discard this result.»

  2. 27/11/2014 в 18:30

    Хм? Интересно. А может быть конструкторы STM32, при упаковке чипов в корпуса с малым количеством выводов, уже знали об этом эффекте и решили пожертвовать AREF-ом в пользу других цепей МК?

    • YS
      27/11/2014 в 21:06

      Вообще, я склоняюсь к тому, что такой эффект должен бы наблюдаться только на макетке, из-за большой длины соединений. Не зря же в даташите все-таки рекомендуют ставить конденсатор?

  1. No trackbacks yet.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s