PIC 62：A/D変換用　外部基準電圧（VREF+）の使い方

　A/D変換は外部の電圧を使うことが出来ます。PIC入力にはVREF+とVREF-があって電源電圧を基準として使う場合の他、外部電圧も使えます。
以前［基準電圧］を考えましたが、今回は［その続き］で基板は同じです。

決める手順

　基準電圧
　これはツエナーやバンドギャプダイオードの様な基準電圧発生素子を使うのが簡単です。これらは一般にIC化され電圧・温度変化に対し安定に動作します。（NPC121 / TIなど）。

ハード処理
○外部基準電圧をVREF+（AN3）に接続する。
○入力端子はオーバーしないように分圧抵抗を入れる。どこかにVRにして調節出来るようにすると良い。

ソフト処理
○入力の端子を決める、ここではAN0のみとする。
○端子を入力にするため、TRIS XのBitを1にして入力とする。
○端子をA/D変換として使うので、端子はANSELを1にする。
○外部基準電圧を使うのでADCON1レジスターを指定する。これにより外部基準電圧に変更する。
　［ADCON1.VCFG0=1;］
○後は通常のA/D変換の読み出しをして利用する。
　［PORTB.F7=1; //LED ON］
　［ADC=Adc_Read(0); //0=チャンネル］
　［PORTB.F7=0; //LED OFF］

注意点
○基準電圧の電圧が低いので、OVER電圧に注意します。サンプルの赤色LEDの場合1.8V近くになります、この時1/1024に分解されるので適当に入力電圧は分圧が必要です。回路はVRを入れている。
○A/D変換は一般に1回では誤差が出るので、一般に8回測定して1/8にするとか平均化して使えば数字は安定します
　この場合測定時間が問題になりますが、1回のA/D変換時間は条件によって変わりますが0.2mS程度で戻って来ます。8回の測定では2mS以下で可能です。

　この実験では、電源電圧を変化させて「どれだけ追従しているか」を調べた物です。テスター（供給電源）とLCD（測定結果の表示）が同一が望ましい。しかし少し変動に影響するのか多少表示は異なるようです。
　一般に電源電圧がころころ動くわけではないので、まあ「十分使える」と感じました。

電圧の実験①

LCD表示電圧テスター電圧差補正
5.42 V5.51V-0.09+0.02
5.20 V5.28V-0.08+0.01
5.00 V5.07V-0.070
4.80 V4.86V-0.06-0.01
4.60 V4.64V-0.04-0.03
4.41 V4.43V-0.02-0.05

○実験は電源電圧が上昇すると、誤差が大きくなった。
○元々LCD表示とテスターでの表示が同一なら良いのですが、VRが小さいので細かく合わせられない。多回点式のものが良いのですが、以前使った物をそのまま利用しました。
○およその傾向が分ればと思い、実験をしています。
○4.6-5.4Vと約1Vの電源が動いても、基準は0.05Vぐらいの変動となり1/20に押さえ込めるのが分りました。
○表では4.4V以下は出していませんがLCDが薄くなって見えません、マイナスを加えると出て来るのですが、今回の調査を省略しました。

その他・参考になれば！
　電源を良くすればもっと安定化するとか、基準電圧を電源から分離出来るので雑音に対して有利、などメリットが考えられます。
　市販の安価なLEDを使ったので温度係数に付いては未調査で不明です。
　LEDは短時間しか作動しないのと（以前の実験で高速動作の確認が出来ています）、電流も凄く少ないので作動しているのが眼では分りません。LEDをショートさせると表示が1.023になるので動作はしている様です。
　応用例として、温度計など1℃で10mVなどのICがありますが、基準電圧を1.024Vにすればオペアンプを使わずに［0.1℃の表示］も出来るのでしょうか。

　制作　2010/5/18

電圧の追加実験②

　この実験②は実験①がＲ（51KΩ）と赤色LEDを各1つ使ったのに対し、実験②はＲとLEDを2段にしたものです、10KΩ+赤色LED+4.7KΩ+赤色LEDにした物です。
　結果は表のように安定度は増加して来ました。部品数が多くなるのでその辺との兼ね合いになります。
　この実験②では10KΩ+4.7KΩにしましたが、少し不安定さが見られます。少し精度は落ちますが10Kオーム+2.2KΩ辺が良さそうです。

　この状態でも、1V電源変動でも出力DATAとして表示誤差として0.02Vです。完璧ではありませんがちょっとした実験用に使えそうです。
　皆様の追加実験をお願いします。（2010/5/22）

LCD表示電圧テスター電圧差補正
5.47 V5.51V+0.04+0.01
5.22 V5.25V+0.030
4.97 V5.00V+0.030
4.73 V4.75V+0.02-0.01
4.49 V4.51V+0.02-0.01

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