¿Impedancia de entrada de los pines analógicos de Arduino Uno?

Question

Estoy usando el Chip de detección de corriente basado en el efecto Hall ACS712 en algunos motores de brazos robóticos pequeños, y la lectura de la tensión analógica con un Arduino Uno. He tenido resultados razonablemente buenos, pero sólo después de poner un filtro RC en la salida. Sin embargo, en la nota de aplicación en la hoja de datos, dice que no hacer eso:

"la adición de un filtro RC a la salida de un CI sensor puede dar lugar a una atenuación de la salida del dispositivo no deseada, incluso para las señales de CC". atenuación de la salida del dispositivo, incluso para las señales de CC".

Luego da una fórmula para calcular la atenuación, pero depende de conocer la impedancia de entrada de lo que esté leyendo la señal, así que eso es lo que busco aquí.

Answer 1

Aquí hay varios factores.

En primer lugar, la impedancia de entrada del ADC. El ATmega328P utiliza una Aproximación sucesiva ADC . Como tal, la entrada es básicamente la entrada de un comparador, por lo que el ADC tiene una impedancia de entrada muy alta.

El ADC está especificado con una impedancia de entrada de 100 M (es decir, MegaOhm).
Sin embargo, esto me parece algo sospechoso. Junto con el hecho de que no se especifica ninguna fuga de entrada analógica, supongo que se trata de las características eléctricas de sólo el ADC, en lugar del ADC junto con toda la estructura de pines IO. Supongo que las líneas IO del ADC que se comparten con IO digital tienen mucha más corriente de fuga (1 uA según los documentos) que las líneas IO que son sólo analógicas (50 nA, asumiendo que el comparador SAR es similar a la topología de entrada del comparador analógico).

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Sin embargo, hay otra consideración aquí, que es la razón por la que Atmel especifica la impedancia de fuente < 10 K:
Capacitancia de entrada

Básicamente, las conexiones de entrada al ADC dentro del chip, después del multiplexor tienen cierta capacitancia. Si miras el circuito equivalente para la entrada del ADC del ATmega:

Puedes ver el aspecto de la entrada.

El problema de las altas impedancias de la fuente surge cuando estás cambiando el multiplexor de entrada de un pin a otro. Si tienes dos entradas, una a 0,5V y otra a 4,5V, cuando cambias de una a otra, la entrada tiene que cargar (o descargar) ese condensador de 14 pF.

Si la fuente de señal es de muy alta impedancia, tener que cargar el condensador puede hacer que la tensión de entrada caiga temporalmente. Si el ADC convierte en la entrada mientras está cargando el condensador, obtendrá un valor incorrecto.

Esto puede probablemente puede solucionarse dejando que la entrada del ADC se asiente durante un periodo de tiempo después de cambiar los canales del ADC, pero la mejor manera de solucionarlo es simplemente asegurarse de que la fuente de entrada puede cargar la capacitancia lo suficientemente rápido como para que no sea un problema.

Answer 2

La hoja de datos no es del todo clara.

http://www.atmel.com/images/atmel-8271-8-bit-avr-microcontroller-atmega48a-48pa-88a-88pa-168a-168pa-328-328p_datasheet_complete.pdf

(24.6.1) La página 244 dice: "El ADC está optimizado para señales analógicas con una impedancia de salida de aproximadamente 10 k o menos. Si se utiliza una fuente de este tipo, el tiempo de muestreo será insignificante. "

Eso es lo más parecido que he encontrado en la hoja de datos que habla de la impedancia del ADC.