Conexión AREF externa ATMega328

Question

Desde el Hoja de datos de ATMega328 sección 24.9.1:

Las opciones de referencia de tensión interna externa al pin AREF.

Desde el Arduino páginas de referencia :

Alternativamente, puede conectar el e pin AREF a través de una resistencia de 5K, lo que le permite cambiar entre tensiones de referencia externa e interna. Tenga en cuenta que la resistencia alterará la tensión que se utiliza como referencia porque hay un resistencia interna de 32K en el pin AREF. Los dos actúan como un divisor divisor de tensión, por lo que, por ejemplo, 2,5 V aplicados a través de la resistencia dará lugar a 2.5 * 32 / (32 + 5) = ~2.2V en el pin AREF.

La hoja de datos del ATMega328 confirma la referencia de "resistencia interna de 32 k" en la tabla 29.16 Características del ADC con: Resistencia de entrada de referencia = 32 kOhm.

Dicho esto, las dos afirmaciones anteriores parecen un tanto opuestas. Tengo una aplicación con algunos sensores que emiten 0-5V escala completa y otros que emiten 0-1,8V escala completa. La aplicación se beneficiaría de la mayor resolución de cambiar a 1.8V AREF cuando se muestrean los sensores de 1.8V y cambiar a la referencia interna AVCC para los sensores de 5V.

Las páginas de referencia de Arduino sugieren que es algo correcto si se ha acoplado a la AREF de 1,8 V a través de una resistencia en serie de 5 kohmios y se ha tenido en cuenta el divisor de tensión implícito con la resistencia interna de 32 kohmios. ¿Es esto sólo un mal consejo de la referencia Arduino, o es de hecho una práctica común para hacer este tipo de cosas? ¿Está la afirmación de Atmel restringida a voltajes externos aplicados a la AREF sin una resistencia limitadora de corriente externa (y si es así por qué, dada la resistencia interna de 32k)?

Por otro lado, es obvio que se podría conseguir un resultado similar con un amplificador óptico correctamente construido para escalar las señales de 1,8 V a 5 V, pero la complejidad y las piezas añadidas parecen un derroche si el ADC de a bordo puede manejarlo igual de bien aprovechando la referencia de tensión variable. Del mismo modo, si pudieras convencerte de que la señal detectada no superaría los 1,1 V, podrías aprovechar la referencia de tensión interna. De nuevo, me parece más elegante usar el regulador de 1.8V con el que estoy alimentando mis sensores de bajo voltaje para establecer la referencia.

Answer 1

No veo ningún problema en aplicar una tensión externa, a través de una resistencia de 5 kohmios, a la entrada de referencia del Arduino. O mejor, con el uso de un divisor de resistencias, de modo que convierta 5 V en su tensión AREF deseada, mientras que al mismo tiempo presenta una resistencia de fuente de aproximadamente 5 kohm. Este segundo requisito no tiene por qué ser exacto. Es sólo para limitar la corriente que fluirá desde AVCC a tierra, a través de la circuitería externa.

Si quieres tener 1,8 V en la entrada AREF de la MCU, elige R1 y R2 de forma que \$ V_{AREF} = 5·\frac{R2||32000}{R1+(R2||32000)} =\$ 1,8 V y \$ R_{source} = R1||R2 \approx\$ 5 kohmios.

Cuando necesite trabajar con el rango [0, 1,8] V, desactive las referencias internas del ATMega, y cuando necesite trabajar con el rango [0, 5] V, active la referencia interna AVCC (si es de 5 V). Si el MOSFET mostrado en la Fig. 24-1 (que conecta las referencias internas a la línea AREF) tiene una resistencia de encendido mucho menor que 5 kohm (que supongo que tiene), la circuitería interna verá AVCC. En esta segunda situación, el drenaje de corriente desde el AVCC interno (asumido 5 V) a su divisor de resistencia externo será \$\leqslant\$ 1 mA, pero eso no es un problema.

En resumen: sería un mal consejo si algo pudiera dañarse, pero 1 mA no dañará nada.

Answer 2

Gran explicación sobre la configuración interna del PIN Aref y también sobre el papel que juega este pin cuando se utiliza el ADC de Arduino.

He aquí mis dos centavos. Acabo de modificar un poco el esquema para aclarar que la resistencia de 32 kOhms es interna. Las ecuaciones para R1 y R2 se obtienen después de limitar la corriente a través de ellos a 1mA. Se ha considerado el peor escenario (interruptor interno cerrado accidentalmente) para obtener las fórmulas de R1 y R2.

Saludos