Digamos que yo quiero para detectar una señal de voltaje que está garantizado para estar entre 0V y 1V a través de un ADC cuyo rango superior es de 5V. Me puede conectar la señal hasta el ADC directamente, pero entonces sólo voy a estar usando 1/5 de la ADC gama. O, puedo multiplicar la señal por 5 a través de un amplificador para tener la señal se extienden a todo el ADC rango de voltaje. A continuación, me gustaría dividir la señal por 5 (mediante software) para obtener la señal de nuevo a un número entre 0 y 1. Sería este último enfoque ofrecer una mejor precisión? Intuitivamente, yo creo que la ampliación de la señal para que coincida con todo el ADC intervalo de ofrecer una mejor precisión, pero me pregunto si me estoy engañando a mí mismo.
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De un poco más de información en los comentarios, usted está utilizando un ATMega168. Este microcontrolador tiene tres opciones para el ADC tensión de referencia:
- \$V_\mathrm{CC}\$ - generalmente de 5 o 3.3 V.
- Interno 1.1 V bandgap de referencia
- Referencia externa (< \$V_\mathrm{CC}\$)
Con el 10bit ADC, que luego se divide de este a \$2^{10}\$ contenedores (LSB). Para evitar la necesidad de predivisor de la señal, con el fin de utilizar al máximo el rango dinámico del ADC, usted puede también seleccionar el más adecuado de referencia.
En su caso, el interno 1.1 V de referencia da LSBs de ~1.1 mV y es muy fácil de usar. Simplemente un conjunto de ADMUX[7:6] = b11 y poner un condensador en el pin AREF. Si desea utilizar una externa 1.024 V de referencia, esto le da LSBs de 1.0 mV; establecer ADMUX[7:6] = b00.
Otra ventaja de usar el gap o una referencia externa es que no son directamente a través de la ruidosa \$V_\mathrm{CC}\$ ferroviario como su tensión de referencia. Referencia típica ICs va a incluir un montón de filtrado, y le dará el menor ruido de las opciones.
La amplificación de una señal en el dominio analógico para que coincida con la escala completa rango de su análogo-a-digital converter le dará una medición con la mejor resolución. 10-bit ADC puede (en principio distinguir 2^10 = 1024 diferentes valores de entrada, espaciadas aproximadamente 5 mV aparte, así que si tu rangos de señal de 0 - 1 V usted sólo será capaz de distinguir cerca de 200 diferentes niveles de la señal. Amplificar la señal para cubrir la totalidad de 0 - 5 V gama y usted será capaz de distinguir 1024 diferentes niveles de aproximadamente 1 mV aparte.
El problema es que la amplificación de la señal analógica puede introducir errores en la medición:
- error en la ganancia puede significar que la señal no se amplifica exactamente por 5 pero por (digamos) 4.93 o 5.02
- un desplazamiento puede ser introducido de manera que un 0 V entrada no da exactamente 0 V
- no puede ser no-linealidad, por lo que la ganancia no es exactamente el mismo para todos los voltajes de entrada y salida
- puede haber más ruido, ya sea intrínseca al amplificador o recogido de los vecinos de circuitos o el medio ambiente en general, que va a alterar lo que se mide
- cualquiera de los factores mencionados pueden variar con el tiempo o con la temperatura.
Así que la elección de si se utiliza un amplificador externo o no, depende de qué tan seguro puede ser que la mejora en la resolución será que vale la pena dado el posible error adicional. Como un ejemplo obvio, si usted hacer un simple op-amp amplificador cuya ganancia se establece por un par de resistencias con 1% de tolerancia, sólo sabe lo que su ganancia está dentro del 1% (a menos que calibrar o recortar).
Como awjlogan la respuesta de notas, con muchos Adc no es una opción alternativa que es la de alterar el ADC del rango de entrada seleccionando diferentes tensión de referencia. Por supuesto, si el suministro de este voltaje de referencia a sí mismo, la precisión de sus medidas sólo será tan buena como la referencia externa.
