Comment mesurer une tension négative avec un CAN?

Je travaille avec un microcontrôleur PIC avec convertisseur analogique-numérique intégré 10 bits et je souhaite mesurer une tension comprise entre -1 et -3 volts.
Je pensais utiliser un ampli-op en mode inverseur pour rendre la tension positive, puis l’alimenter dans le microcontrôleur. Cependant, dans ce cas, j’aurais à alimenter l’opamp avec une alimentation négative, non?. Je ne veux pas utiliser une alimentation négative pour le moment et je me demandais s'il était possible de réaliser cette configuration? Pouvez-vous aider?

Un amplificateur inverseur n'a pas besoin d'un rail négatif pour inverser la tension.

Essayez de penser à vos rails d'alimentation comme ce qui fournit votre sortie. Si vous regardez le circuit, toutes les broches de l'amplificateur opérationnel sont connectées à une tension de 0V ou supérieure. Lorsque votre plage de -1 à -3 entre en jeu, elle apparaît comme l'exact opposé de 1 à 3 sur la sortie. Cela vous donne également certains avantages en tant que tampon, car l'impédance d'entrée de votre broche n'affectera pas beaucoup ce circuit (tant que R _dans || R _f est grand).

Je conviens qu’un simple diviseur de résistance fait le travail - il suffit de vous faire savoir que cela fonctionne également.

Vous pouvez utiliser un diviseur de tension, avec une extrémité suspendue au rail d'alimentation positif. Supposons que vous en ayez un avec des résistances égales et une alimentation de 5V, cela donnera une tension comprise entre + 2V et + 1V pour votre gamme de -1 à -3V.

+5V +
    |
    R
    |
    +-- OUT
    |
    R
    |
IN -+

L'idée du diviseur de tension est bonne, pas chère, mais vous donne le problème d'un changement de tension à mesurer qui sera considéré comme la moitié du changement à l'entrée ADC. Si des mesures précises sont intéressantes, la solution consiste à utiliser une diode Zener comme moitié inférieure du diviseur. Si la chose mesurée peut tolérer la perte d’un courant insignifiant, cela fonctionnera très bien. Les zeners ne sont pas absolument plats dans leur tension de claquage inverse, en particulier pour les très petits courants, alors ne faites pas de R1 trop grand.

Maintenant pour voir si ce site stackexchange me permet d'ajouter des images ...

C'est le circuit standard pour ce type de conversion. Je l'ai simulé pour prouver à quelqu'un qu'il fonctionnait, d'où le schéma SPICE. Vous devez choisir les valeurs de résistance appropriées, cela fonctionne tant qu'elles sont 2R, 2R et R.

Je suis au travail (non électronique), je n'ai ni livres électroniques ni livres électroniques pratiques, donc ce n'est qu'une idée approximative. Peut-être que quelqu'un d'autre peut renseigner les détails ...

Essayez un miroir de courant en utilisant une paire de transistors PNP accrochés au rail Vcc. Faites passer le signal de tension négative du côté de l'entrée du miroir à travers une résistance appropriée. Le même courant devrait alors traverser le transistor de sortie du miroir. Avec une résistance bien choisie, vous créez une plage de tension comprise entre 0V et Vcc.

EDIT - NEW: Voici le schéma du miroir actuel. Quel que soit le courant traversant le transistor T1, T2 tentera de faire passer le même courant. La tension négative à mesurer, par rapport à l'alimentation que j'ai choisie au hasard comme étant 15v, crée un filet de courant passant par R1 (mesuré en simulation comme "courant d'entrée"). Si R2 était identique à R1, vous auriez la même tension, si cela était autorisé. Mais il est connecté à 0V (GND) - notre circuit est basé uniquement sur une alimentation positive. Cela ne fonctionnera que si nous réduisons R2, disons 1/2 de R1, puis la tension sera la moitié de ce qui est sur R1. Mesurez-le, faites des maths (ouah, multipliez par 2, difficile!) Et vous voilà. Le schéma a des valeurs différentes, un rapport différent , mais je pense que nous pouvons tous gérer le calcul pour cela.

L'avantage de ceci par rapport à un simple diviseur de tension est que 1) cela a l'air plus compliqué, 2) que c'est une astuce courante dans la conception de circuits intégrés analogiques. Depuis que j'ai écrit une autre réponse en utilisant une diode Zener, je ne suis pas sûr de la raison pour laquelle c'est mieux, mais c'est une alternative au diviseur de tension et peut permettre d'obtenir différentes plages de tension ou autre. Maintenant, je laisse les autres commenter la sagesse ou la folie de cette idée ...

Vous pourriez même pas besoin d'un ampli-op. Certains ADC (comme le MCP3304, voir la fiche technique: http://ww1.microchip.com/downloads/fr/DeviceDoc/21697e.pdf ont un mode différentiel intégré, dans lequel l’ADC renvoie la différence de deux canaux, qui peut être une nombre négatif: si vous reliez une voie à la masse (mode pseudo-différentiel), l’ADC peut accepter une tension d’entrée négative sur l’autre et la traduire en nombre négatif, le tout sans nécessiter de tension négative.

Bien entendu, cela ne s'applique que si votre ADC prend en charge ce genre de chose. Beaucoup n'ont pas du tout de mode différentiel.

Je pense qu'il existe déjà de très bonnes réponses, mais j'aime bien publier une autre approche, que je m'utilise moi-même pour faire essentiellement la même chose.

Vous pourriez utiliser un ampli op d'instrumentation (comme un LT1167)? Vous auriez cependant besoin du rail négatif, mais cela ne donnerait-il pas plus de précision? et aussi de meilleures façons d’amplifier la tension si vous le souhaitez en ajoutant simplement une résistance.

l'ajout du rail négatif est aussi simple que d'ajouter quelque chose comme un minmax MCW03-05D05.

Le problème que j'ai avec l'utilisation de résistances est qu'il est très difficile de trouver des résistances identiques, ce qui vous donnerait une erreur que vous auriez à corriger.