ATMega328 การเชื่อมต่อ AREF ภายนอก

จากแผ่นข้อมูล ATMega328ส่วน 24.9.1:

ตัวเลือกการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าภายในอาจไม่สามารถใช้ได้หากมีการใช้แรงดันอ้างอิงภายนอกกับขา AREF

จากหน้าอ้างอิง Arduino :

หรือคุณสามารถเชื่อมต่อแรงดันอ้างอิงภายนอกกับขา AREF ผ่านตัวต้านทาน 5K ช่วยให้คุณสามารถสลับระหว่างแรงดันอ้างอิงภายนอกและภายใน โปรดทราบว่าตัวต้านทานจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงเนื่องจากมีตัวต้านทาน 32K ภายในบนขา AREF ทั้งสองทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันดังนั้น 2.5V ที่ใช้ผ่านตัวต้านทานจะให้ผล 2.5 * 32 / (32 + 5) = ~ 2.2V ที่ขา AREF

แผ่นข้อมูล ATMega328 ยืนยันการอ้างอิง "ตัวต้านทาน 32k ภายใน" ในตารางที่ 29.16 ลักษณะของ ADC ด้วย: ความต้านทานอินพุตอ้างอิง = 32 kOhm

ที่ถูกกล่าวว่าทั้งสองงบข้างต้นดูเหมือนจะค่อนข้างตรงกันข้ามกับอีกคนหนึ่ง ฉันมีแอปพลิเคชันที่มีเซ็นเซอร์บางตัวที่ส่งออกเต็มสเกล 0-5V และอื่น ๆ ที่ส่งออกเต็มสเกล 0-1.8V แอปพลิเคชันจะได้รับประโยชน์จากความละเอียดที่เพิ่มขึ้นของการสลับเป็น 1.8V AREF เมื่อทำการสุ่มตัวอย่างเซ็นเซอร์ 1.8V และเปลี่ยนเป็นการอ้างอิง AVCC ภายในสำหรับเซ็นเซอร์ 5V

หน้าอ้างอิง Arduino แนะนำว่าเป็นเรื่องที่ควรทำเมื่อคุณเชื่อมต่อกับ 1.8V AREF ผ่านตัวต้านทานซีรีย์ 5kOhm และคิดเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยนัยกับความต้านทานภายใน 32kOhm นี่เป็นเพียงคำแนะนำที่ไม่ดีจากการอ้างอิงของ Arduino หรืออันที่จริงมันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะทำสิ่งนี้ คำแถลงของ Atmel ถูก จำกัด อยู่กับแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับ AREF โดยไม่มีตัวต้านทาน จำกัด กระแสภายนอก (และถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมให้ความต้านทานภายใน 32k ภายใน)?

เห็นได้ชัดว่าเราสามารถบรรลุผลที่คล้ายกันด้วย op-amp ที่สร้างขึ้นอย่างถูกต้องเพื่อปรับขนาดสัญญาณ 1.8V ถึง 5V แต่ความซับซ้อนและชิ้นส่วนที่เพิ่มเข้ามานั้นดูสิ้นเปลืองหาก ADC บนบอร์ดสามารถจัดการได้เช่นกัน โดยใช้ประโยชน์จากการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้ เช่นเดียวกันหากคุณสามารถโน้มน้าวตัวเองว่าสัญญาณที่รับรู้จะไม่เกิน 1.1V คุณสามารถใช้ประโยชน์จากการอ้างอิงแรงดันภายใน อีกครั้งที่ฉันจะใช้ตัวควบคุม 1.8V ดูสง่างามกว่าฉันกำลังจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำของฉันด้วยเพื่อตั้งค่าการอ้างอิง

ฉันไม่เห็นปัญหาใด ๆ กับการใช้แรงดันภายนอกผ่านตัวต้านทาน 5 kohm ไปยังอินพุตอ้างอิง Arduino หรือดีกว่าด้วยการใช้ตัวแบ่งความต้านทานเพื่อให้คุณเปลี่ยน 5 V เป็นแรงดัน AREF ที่คุณต้องการในขณะเดียวกันก็แสดงความต้านทานแหล่งที่มาประมาณ 5 kohm ข้อกำหนดที่สองนี้ไม่จำเป็นต้องแม่นยำ นั่นเป็นเพียงการ จำกัด กระแสที่จะไหลจาก AVCC ลงกราวด์ผ่านวงจรภายนอก

หากคุณต้องการจบด้วย 1.8 V ที่อินพุต AREF ของ MCU เพียงเลือก R1 และ R2 $V_{AREF} = 5·\frac{R2||32000}{R1+(R2||32000)} =$ 1.8 V และ $R_{source} = R1||R2 \approx$ 5 kohm

เมื่อคุณต้องการทำงานกับช่วง [0, 1.8] V ปิดการอ้างอิงภายในกับ ATMega และเมื่อคุณต้องการทำงานกับ [0, 5] V ให้เปิดใช้งานการอ้างอิง AVCC ภายใน (ถ้าเป็น 5 V) . หาก MOSFET ที่แสดงในรูปที่ 24-1 (ที่เชื่อมต่อการอ้างอิงภายในกับสาย AREF) มีความต้านทานต่ำกว่า 5 kohm มาก (ซึ่งฉันคิดว่ามันมี) วงจรภายในจะเห็น AVCC ในสถานการณ์ที่สองนี้ท่อระบายน้ำปัจจุบันจาก AVCC ภายใน (สันนิษฐาน 5 V) ไปยังตัวแบ่งตัวต้านทานภายนอกของคุณจะเป็น$\leqslant$ 1 mA แต่นั่นไม่ใช่ปัญหา

โดยสรุป: มันจะเป็นคำแนะนำที่ไม่ดีหากมีสิ่งใดเสียหายได้ แต่ 1 mA จะไม่เกิดความเสียหายอะไร

คำอธิบายที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการกำหนดค่าภายในของ Aref PIN และเกี่ยวกับบทบาทที่หมุดนี้เล่นเมื่อใช้ ADC จาก Arduino

นี่คือสองเซ็นต์ของฉัน ฉันเพิ่งปรับเปลี่ยนวงจรเล็กน้อยเพื่อชี้แจงว่าตัวต้านทาน 32 kOhms เป็นภายใน ยิ่งไปกว่านั้นฉันได้รวมการกำหนดค่าทางเลือกเพื่อทำให้การใช้ Vref ภายนอกปลอดภัยยิ่งขึ้นสมการสำหรับ R1 และ R2 นั้นได้รับหลังจาก จำกัด กระแสผ่านที่ 1mA สถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด (ปิดสวิตช์ภายในโดยไม่ตั้งใจ) ได้รับการพิจารณาเพื่อรับสูตรสำหรับ R1 และ R2

ไชโย