Capacidad de entrada a un ADC.

[micro_pepe]

Tengo un circuito que genera un PWM, le pongo un filtro R-C con R=4k7 y C=4u7, y en los extremos del condensador se conecta otra placa con un ADC ¿Puede ser dañino para el ADC tener esa capacidad directa en la entrada?

Saludos!!!

[Picuino]

Dañino no, de ninguna manera.
En cuanto a la constante de tiempo (T = 22ms) sí tienes que comprobar que no te da problemas.

Suponiendo PWM de 50kHz, en el peor de los casos con el PWM al 50%
  T_on = 10us
  I_R = 2.5v/4700 Ohm = 0.53mA
  dV (Rizado en el condensador) = I * T / C = 0.53mA * 10us / 4.7uF = 1.12mV

Si ese rizado es menor que la resolución del ADC, no tendrás problemas.

Un saludo.

[micro_pepe]

OK.

En cuanto al rizado, mis datos son Vcc = 3.3v, Fpwm = 32KHz, me sale un rizado de 1.16mV, el ADC es de 10bit, resolución = 3.3/1024 = 3.2mV no hay problema.

Siempre he puesto la R y C del filtro por tanteo, ahora sé como calcularlo 

Gracias!!!

[MerLiNz]

Segun el calculo RC, me sale que tienes 7.2khz de corte.

Estas seguro Picuino que es la formula adecuada?? Pienso que 4.7K + 4.7uF es demasiado para esa frecuencia. Segun el simulador tiene muchas perdidas. Yo segun tenia entendido (documento de freescale) se calcula el filtro RC y se deja un poco de margen para que no haya tanta caida.

En el caso de micropepe saldria 1nF para esos 32khz (con los 4k7), pero como vi en el documento para no llegar a los 3dB se pondria algo menor. O bien bajar la resistencia.

Entiendo que el rizado sea ese, sin embargo si pones un PWM de 32khz con ese filtro RC en la salida tendrias demasiadas perdidas, poniendonos en el peor de los casos un PWM 3.3V->0V nunca llegarian esos 3.3V en la salida del RC.

Yo almenos es lo que tenia entendido, lo vi en un documento de freescale y me parecio interesante, busque informacion y algunos coincidian con el calculo de RC.

[juaperser1]

yo creo que los calculos de picuino son los adecuados, pero como en toda practica siempre habría que dejar mas margen por lo menos un poco mayor que el que tiene micropepe.

es como cando calculas una resistencia para 0,5W y le pones una de 1W pues aqui creo que deberia darle un poco mas de margen.

un saludo

[Picuino]

Añado la fórmula completa

   V_pp = Vcc * D * (1-D) / ( F_pwm * R * C)

   V_pp = Rizado del condensador pico a pico
   D =  Ciclo de trabajo PWM. Vale de 0 (valor mínimo) a 1 (Valor máximo)
   F_pwm = Frecuencia de trabajo del PWM
   R = Resistencia de filtro PWM
   C = Capacidad de filtro PWM

   El rizado máximo se da con D = 0.5, es decir para el PWM al 50%

Con tus datos, el rizado máximo es:

   V_pp = 3.3 * 0.5 * (0.5) / ( 33000 * 4700 * 4.7uF)  = 1.13 mV


Este rizado es lo que varía la tensión del condensador al estar conectado alternativamente a 0V y a 3.3V. Es un rizado con forma de señal triangular.
Se puede simular con facilidad para comprobarlo.


Otro problema viene de la respuesta en la salida.
Si haces un filtro muy grande, el problema es que el filtro será muy lento y la salida tardará mucho en responder.
En tu caso la constante de tiempo es de R*C = 22ms. Eso significa que tardará unos 150ms en conseguir el nivel de tensión final cada vez que cambies el ciclo de trabajo del PWM.
Tendrás que hacer pruebas para llegar a un compromiso.


Un saludo.

[Picuino]

Tiempo que tarda un filtro RC en conseguir a la salida una tensión con resolución determinada ante un cambio en la señal de entrada:

   T = RC * ln(resolucion)
   
   T = 4700 * 4.7uF * ln(1024)  = 4700 * 4.7uF * 6.93 =  153 ms

Un saludo.

[Picuino]

Estas seguro Picuino que es la formula adecuada??

Si, estoy seguro.

Segun el simulador tiene muchas perdidas.

En este circuito las pérdidas no son importantes.

Yo segun tenia entendido (documento de freescale) se calcula el filtro RC y se deja un poco de margen para que no haya tanta caida.

En el caso de micropepe saldria 1nF para esos 32khz (con los 4k7), pero como vi en el documento para no llegar a los 3dB se pondria algo menor. O bien bajar la resistencia.

Entiendo que el rizado sea ese, sin embargo si pones un PWM de 32khz con ese filtro RC en la salida tendrias demasiadas perdidas, poniendonos en el peor de los casos un PWM 3.3V->0V nunca llegarian esos 3.3V en la salida del RC.

No entiendo lo que quieres decir. Igual si enlazas el documento de freescale nos sirve para aprender.

Un saludo.

[MerLiNz]

Me refiero a un PWM de 32khz de 3.3V a 0V 50%. Es mas que nada lo que has explicado: T = 4700 * 4.7uF * ln(1024)  = 4700 * 4.7uF * 6.93 =  153 ms

El sampleo seria cada 153ms para obtener una lectura correcta, osea tendriamos un sampleo de 6.5Hz. Al ser el PWM de 32khz no necesitaria un sampleo de + de 32khz para obtener lecturas correctas?
Realmente no ha especificado la velocidad de sampleo, pero con 4k7 y 4.7uf no podria hacer un sampleo de mas de 6.5Hz sin que el error fuese grande.

A eso me refiero, no al rizado. Me refiero a la velocidad de sampleo, suponiendo que sea de 32khz el PWM necesitaria un ADC a mas de 32khz para las lecturas.

[Picuino]

Ahora lo entiendo.
Si, como dices es el otro problema. La señal de salida está bastante filtrada y por lo tanto será lenta.

Conozco otro método que se basa en dar pulsos altos o bajos desde una salida digital para corregir la tensión del condensador de salida. Una vez que la tensión del condensador vale lo que buscas, puedes desconectar la salida del PIC durante un tiempo. El condensador puede ser menor y las velocidades mayores. El problema es que hay que hacer un sistema realimentado con una salida digital, una entrada analógica en el primer circuito y un programa de control.

Un saludo.

[Chaly29]

Hola a todos, también existe la posibilidad de usar un filtro pasa bajos con un amplificador operacional.

Filtro pasabajos.PNG
(18.07 kB, 757x363 - visto 1079 veces)

Esta opción tiene la ventaja de la velocidad y el buen filtrado. La desventaja es la complejidad y el costo extra.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Desconozco la velocidad de muestreo del ADC, es una placa de la que no tengo datos, tal y como lo tengo montado funciona, mi preocupación era si una capacidad de 4,7uF sería dañina para el ADC; pero todos los comentarios son válidos para posibles imprevistos en el desarrollo del sistema, para futuros diseños, y por el mero echo de aprender 

Saludos!!!

[Picuino]

Otra solución intermedia es colocar varios filtros en serie.
Con tres filtros de R=1000 y C=100nF consigues un rizado de 0.4mV y un tiempo de estabilización de la señal de salida de 4.5ms

Filtra mucho más y es mucho más rápido que un sólo filtro RC

Como en la imagen, pero con 3 RC:



Un saludo.