No linealidad PWM

Question

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Estoy utilizando el PIC16F1786 en un transductor de corriente para medir 0-1 Amp DC. Utilizo un convertidor A/D para medir el voltaje de un Efecto Hall y junto con algunos cálculos de software uso el Controlador de Modo de Conmutación Programable para producir un PWM de 12 bits. Usando ese PWM para producir una salida final de 0-5VDC.

Utilizo el software para calibrar dos puntos finales a 0 Amp DC de entrada y 1 Amp DC de entrada para crear una ecuación y = mx + b para mapear mis lecturas A/D del Efecto Hall a mi salida PWM.

Cerca de mis puntos finales de calibración mi salida final es exactamente donde espero que sea, sin embargo en el medio parece exhibir algunas no linealidades. He comprobado dos veces mi mapeo de A/D a PWM y parece correcto.

Lo que estoy viendo es que, si uso mis dos puntos finales calibrados y encuentro el punto medio exacto, esperaría ver exactamente (o bastante cerca) la mitad de mi Salida Final. Sin embargo, estoy viendo entre 20-25mV más alto de lo que estoy esperando. Desafortunadamente, este debe ser un producto de alta precisión y este es un error demasiado grande.

¿Hay algún problema conocido con los PWM que sean ligeramente no lineales? Todo lo que se desprende de las lecturas de mi osciloscopio me dice que es una forma de onda perfectamente cuadrada. ¿O tal vez mi etapa de salida final pueda estar ligeramente desviada? Todos mis componentes son del 1%, ¿valdría la pena intentar utilizar resistencias del 0,1%?

Answer 1

El error INL y DNL de tu ADC podría suponer un error de 3 LSbs. Dado que podría estar utilizando el ADC de 10 bits, y podría tener (digamos) un rango de referencia de 5 voltios, el error de voltaje real podría ser tan alto como: -

3/1024 x 5 voltios = 14,6 mV. Teniendo en cuenta que su op-amp tiene una ganancia de 5 esto podría ser visto como un valor tan alto como 73 mV.

Si estás usando la configuración ADC de 12 bits, la hoja de datos del PIC no da los valores máximos para DNL e INL pero, mi estimación basada en los valores típicos sería aproximadamente la mitad del error potencial de 73 mV.

Qué es el ADC INL: -

Significa "no linealidad integral". La LMD es similar, excepto que está más relacionada con los errores de bits como este: -

fuente de imágenes .

SECCIÓN EDITADA

Además, su señal PWM puede estar causando este error. ¿Parece que tu salida PWM es de naturaleza bipolar capaz de alcanzar máximos de +2,5 voltios y mínimos de -2,5 voltios? Si es así, entonces qué tan bueno es el PIC para controlar la amplitud de esos límites. Es decir, ¿cómo se ajustan como niveles de tensión PWM? Cualquier cambio relacionado con el ciclo de trabajo en la amplitud podría ser una gran fuente de error.

Creo que podría tenerlo Andy, eché un vistazo y parece que ellos varían lo suficiente como para causar problemas. Lo que me lleva a creer que mi Vref + y Vref- no son tan constantes como yo pensaba.