naboj zo vzorkovacieho kondenzatora AD prevodnika v STM32F407

[Jan Waclawek]

Hm.

Ten charge injection by mozno mohol vela vysvetlit. Chcelo by to cisla,
data, informace.

> No a spinacov je tam plno, napriklad uz len ten jeden ktory pripina
samplovaciu kapacitu na vstup. 

Asi len ten jeden. Aka je kapacita G-SD takeho 6kOhm tranzistora v
bog-standard 90nm technologii? Je to porovnatelne so vzorkovacim
kondenzatorom 4-7pF? (Ja viem, to zalezi.)

> zvod

Podla casovej konstanty vybijania parazitnej kapacity co je zvacsa sonda
(beruc do uvahy ze sonda + osciloskop je tam paralelne) mi to vychadza vo
vyssich jednotkach MOhm, to pri tych casoch prevodov je zanedbatelne.

Je zaujimave, ze to vysledne napatie je vzdy "ku stredu", t.j. nema
tendenciu byt vzdy vyssie alebo vzdy nizsie ako napatie toho
predchadzajuceho vstupu. Mozno to nie je nahoda.

Dakujem,

wek

PS. Videl si uz aj tie priebehy z druheho kola, najma tie vyzoomovane
detaily? 


----- Original Message ---------------

Switche v AD prevodniku nie su idealne. Okrem statickeho zvodu sa tam
uplatnuje aj charge injection switchov. Bezny CMOS switch (predstav si
CD4016) ma P a N tranzistor ktorym do D aj S pretecie nejake mnozstvo
naboja pri zmene napatia na G cez kapacitu tej G elektrody. Tento
naboj sa bude menit podla prilozeneho napatia, lebo jednak sa meni
napatie voci G elektrode aj miera "zainteresovania"  tychto
tranzistorov (P aj N budu vo vseobecnosti rozdielne).
No a spinacov je tam plno, napriklad uz len ten jeden ktory pripina
samplovaciu kapacitu na vstup. Periodicke "machanie spinacom v lufte"
bude generovat nejaky prud, ktoreho velkost zavisi od frekvencie
"machania" a prilozeneho napatia (co vies ovplyvnit) a konstrukcie
spinacov (co nevies ovplyvnit). Pripojenim externeho kondenzatora si
ho zintegrujes a mas meniace sa napatie. To by teoreticky malo
sposobit, ze napatie bude rast az do nekonecna (realisticky to asi
bude obmedzene napajacim napatim MCU). Do toho este vstupuje to, ze IO
piny nemaju nekonecnu impedanciu, ale isty zvod, ktory je vsetko ine
len nie ohmickeho charakteru, jeho prud sa meni napriklad od
prilozeneho napatia. V tvojom pripade sa zvod IO pinu, prud pumpovany
z AD prevodnika a vonkajsia kapacita budu podielat na tom, ze na
nejakej hodnote to uz len skonci.
Pre bezne pouztie staci, ak je AD pin budeny z relativne malej
impedancie, aby tieto chyby urobili relativne maly problem. Z nich
prameni typicke odporucanie o zatlceni vstupu do zeme kondikom.

Cize za nerovnakost napatia pred a po by som vinil predovstkym charge
injection switchov v AD prevodniku, za plavanie k nejakej urovni aj
ten zvysok (zvod, vonkajsie kapacity).

J.


so 25. 11. 2023 o 15:20 Jan Waclawek <konfera na efton.sk> napísal(a):
>
> Vikendove hratky...
>
> Na STM32F407 Disco som napisal jednoduchy programcek, ktory na pine, ktory
> nie je pripojeny nikam okrem osciloskopu, urobi jeden AD prevod, pocka asi
> 200us, a potom urobi druhy AD prevod. Tu je vysledok:
>
> https://community.st.com/t5/stm32-mcus-products/adc-dc-bias-auto-adjusts-above-0-volts-on-f4-and-h7-is-there-any/m-p/613453/highlight/true#M228334
>
> Ako aj text hovori, nasledkom procesu co sa udeje vo vnutri AD prevodnika
> zostane vzorkovaci kondenzator (asi 6pF) nabity na cca 0.6V, a pri
> nasledujucom prevode v jeho vzorkovacej casti sa vybije do parazitnej
> kapacity privodov plus osciloskopu. Ten naboj sa potom postupne odvedie do
> parazitnych zvodov najma ochrannych obvodov pinu a do vstupnej impedancie
> osciloskopu.
>
> Tento jav moze sposobovat, ze ak vstupny pin nema definovanu jednosmernu
> uroven (je od zdroja signalu oddeleny kondenzatorom), tak sa na nom pri
> casto opakovanom prevode takato jednosmerna uroven z toho pripajaneho
> vzorkovacieho kondenzatora "vyrobi" (to je predmetom diskusie celeho toho
> vlakna).
>
> No a teraz otazka: ak vnutro ADC vyzera ako v AN2834, tak podla mna na tom
> vzorkovacom kondenzatore (ktory je zlozeny z ciastkovych kondenzatorov) by
> aj na konci prevodu malo ostat napatie, ktore na nom bolo na zaciatku.
> Horeuvedeny pokus tomu vsak nenasvedcuje, pri dookola beziacom prevode, ak
> pripojim 0V alebo 3V a potom odpojim, pin sa promptne ustali na onych
> 0.6V. Je mi jasne, ze ta vnutorna struktura toho ADC moze vyzerat inak nez
> je na obrazku; vedel by k tomu niekto dat nejaky komentar prip. vysvetlit
> to konkretne napatie okolo 0.6V (mozno to je 1/4VREF+? VREF+ je zmerane
> 2.9V, to 0.6V je zmerane 0.65V, mozno tam este prispievaju nejake mensie
> parazitne javy).
>
> wek
>