Для нормальної роботи АЦП МК необхідне джерело опорної напруги (ДОН). Якщо використовувати внутрішній ІОН, то можуть виникнути проблеми з його низькою температурною стабільністю і великим технологічним розкидом номінальної напруги. Для точних вимірювань (у тому числі з нестандартними опорними напругами) практикують підключення зовнішнього ІОН до висновку ду KREF МК. Складатися він може з дискретних елементів (Рис. 4.7, а … і) або з інтегральних мікросхем (Мал. 4.8, а … к).

   

Рис. 4.7. Схеми підключення зовнішніх ІОН на дискретних елементах {початок):

а) МК (1) використовує для своїх вимірювань внутрішній ІОН. Його вихідна напруга KRRF є зовнішнім ІОН по відношенню до МК (2). Гідність – синхронізація вимірювань;

б) VD1 – це прецизійний стабілітрон «Shunt Voltage Reference» (фірма Analog Devices) з точністю підтримки вихідної напруги ± 0.1%. Фільтр R2, C1 знижує ВЧ-перешкоди. При переході на підвищену живлення +5 В необхідно замінити резистор R1 (2.94 кОм). Для зниження споживаного струму можна збільшити опір резистора R1 до 34.8 … 41.2 кОм;

в) VD1 – це широкодіапазонний стабілітрон «Adjustable Voltage Reference» фірми National Semiconductor. Резистор RI задає струм через VDI в межах 0.01 … 20 мА. Якщо замість LM385-2.5 поставити LM4040-4.1 і збільшити резистор до 10 кОм, то KREF стане рівним +4.096 В;

г) регульований ІОН з плавним юстировкой напруги багатооборотним резистором R3

д) VD1 – це трьох ви вод ної стабілітрон «Programmable Shunt Regulator» (серія «431»). Двополюсне включення VD1 визначає опорна напруга +2.5 В (або +1.25 В в серії «1431»);

е) опорна напруга +4.9 В надходить з вихідною лінії МК. Таке включення корисно при тестах (низький / високий рівень) і для зручності розведення друкованої плати;

   

Рис. 4.7. Схеми підключення зовнішніх ІОН на дискретних елементах (закінчення):

ж) регульований ІОН на основі трехвиводного стабілітрона VD1 серії «431». Опорна напруга визначається за формулою KREF [B] = 2.5-(1 + Я, [кОм] / Я2 [кОм]);

з) напруга KREF близько до напруги харчування. З особливостей – двоступенева фільтрація перешкод за допомогою елементів L1, C1 і RI, С2, СЗ;

і) на вхід VREF подається опорна напруга, яке трохи більше напруги живлення Усс МК. Це забезпечує широкий динамічний діапазон вимірювань, але треба стежити, щоб різниця між Кері Усс не перевищувала 0.2 В. Якщо поставити стабілітрон VDI LM4040DIZ-5.0, то опорна напруга зменшиться до +5.0 В, а точність установки покращиться з 5 до 1%.

   

   

Рис. 4.8. Схеми підключення зовнішніх ІОН на мікросхемах (початок):

а) використання низьковольтного стабілізатора напруги DA1 в якості ІОН;

б) точність установки опорного напруги складає 2.4% (5.00 В ± 120 мВ). Заміна стабілізатора DAI – 78L05. Конденсатори C1 і С2 необхідно розташовувати біля висновків DA /;

в) точність установки опорного напруги DA 1 складає 0.05% (5.00 В ± 2.5 мВ), температурна стабільність 5 ррт / ° С (25 мкВ на один градус);

г) двоступінчастий стабілізатор (VDI, DAI). Точність установки опорного напруги DAI (фірма Intersil) становить 0.01% (5.00 В ± 0.5 мВ), температурна стабільність 5 ррш / ° С; ©

   

Рис. 4.8. Схеми підключення до МК зовнішніх ІОН на мікросхемах (закінчення):

д) плавно регульований ІОН в межах 0 … +3 В. Заміна стабілізатора DA1 аналогічним, ніс іншим вихідним напругою (+2.5 … +5 В), задає верхню межу регулювання;

е) підвищена стабільність ІОН завдяки генератору струму на мікросхемі DA1. Струм через трехвиводной стабілітрон VDI (1 … 8 мА) визначається за формулою / [мА] = 1.25 / [кОм];

ж) програмно регульований ІОН 0 … +5 В на мікросхемі DA1 фірми Microchip. Функціонально це дискретний 6-бітний змінний резистор з крайніми висновками «А», «В» і середнім виводом «W». Опір від 2.1 до 50 кОм. Буферним повторювачем служить ОП DA2;

з) оперативна зміна двох напруг. Високоточний ІОН на мікросхемі DA1 (фірма Analog Devices) видає напругу +2.5 або +3 В залежно від положення перемички SL Фільтр LI, CI знижує перешкоди з харчування;

і) висновок KREF МК з’єднується з лінією живлення, яка і служить зовнішнім ІОН. Напруга живлення регулюється резистором R3. Значення +5.12 В обране не випадково. Це зроблено для того, щоб при 10-бітному АЦП МК ціна одного поділу становила рівно 5 мВ;

к) регульований ІОН з підвищеною навантажувальною здатністю на основі повторювача DA /. Вихідна напруга +2.5 В може використовуватися для середньої точки інших ОУ.

   
Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтролерних схема.