ADCで負電圧を測定するにはどうすればよいですか？

私は10ビットADCを内蔵したPICマイクロコントローラーを使用しており、-1〜-3ボルトの範囲の電圧を測定したいと考えています。
反転モードでオペアンプを使用して電圧を正にしてからマイクロコントローラのADCに供給することを考えましたが、ここでは負の電源でオペアンプに電力を供給する必要がありますか？現時点ではマイナス電源を使用したくありませんが、この構成を実現できるかどうか疑問に思っていましたか？手伝ってもらえますか？

反転増幅器は、電圧を反転させるために、負のレールを必要としません。

出力を供給するものとして、電源レールを考えてみてください。回路を見ると、すべてのオペアンプピンは0V以上の電圧に接続されています。-1から-3の範囲に入ると、出力に1から3の正反対として表示されます。これにより、ピンの入力インピーダンスがこの回路にあまり影響を与えないため（R _in || R _fが大きい限り）、バッファーとしての利点も得られます。

単純な抵抗分割器が仕事をすることに同意します-これも機能することをあなたに知らせるだけです。

一端が正の電源レールからぶら下がっている分圧器を使用できます。等しい抵抗と5Vの電源を備えたものがあるとします。これにより、-1〜-3Vの範囲で+ 2V〜+ 1Vの電圧が得られます。

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

分圧器のアイデアは素晴らしく、安価ですが、測定される電圧の変化がADC入力での変化の1/2とみなされるという問題があります。正確な測定が必要な場合、ソリューションは分周器の下半分にあるツェナーダイオードです。測定対象がわずかな電流の損失を許容できる場合、これはうまく機能します。ツェナーは、特に非常に小さな電流の場合、逆方向ブレークダウン電圧が完全にフラットではないため、R1を大きくしすぎないでください。

このstackexchangeサイトで画像を追加できるかどうかを確認するには...

これは、その種の変換の標準的な回路です。私はそれをシミュレートして、それが機能したことを誰かに証明しました。したがって、SPICE回路図です。適切な抵抗値を選択する必要があります。2R、2R、Rである限り機能します。

私は現在（非電子工学）働いており、電子工学や書籍は手に入らないので、これは大まかなアイデアに過ぎません。他の誰かが詳細を記入できるかもしれません...

Vccレールにぶら下がっているPNPトランジスタのペアを使用して、カレントミラーを試します。適切な抵抗を介して、ミラーの入力側に負の電圧信号を送ります。その後、同じ電流がミラーの出力トランジスタに流れるはずです。適切に選択された抵抗を使用して、0V〜Vccの範囲の電圧範囲を作成します。

編集-新規：現在のミラー回路図です。トランジスタT1、T2を流れる電流が何であれ、同じ電流を流そうとします。私がランダムに選択した15vの電源に対して測定される負の電圧は、R1を流れる電流のトリクルを作成します（シミュレーションでは「入力電流」として測定されます）。R2がR1と同じ場合、許可されていれば、R2の両端に同じ電圧が発生します。しかし、それは0V（gnd）に接続しています-私たちの回路は純粋に正の電源に基づいています。R2を小さくしないと機能しません。たとえば、R1の1/2であれば、その両端の電圧はR1の両端の電圧の1/2になります。それを測定し、数学を実行します（誰も、2を掛ける、ハード！）そしてそこにいます。回路図には異なる値、異なる比率がありますが、私たちは皆このための数学を処理できると思います。

単純な分圧器に対するこの利点は、1）より複雑に見えること、2）アナログIC設計の一般的なトリックです。私はツェナーダイオードを使用して別の答えを書いたので、なぜこれが優れているのかわかりませんが、分圧器の代替であり、異なる電圧範囲または何かに到達する可能性があります。今、私はこのアイデアの知恵や愚かさについて他の人にコメントさせる...

オペアンプも必要ないかもしれません。一部のADC（MCP3304など、データシートを参照：http ://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21697e.pdfには、ADCが2つのチャンネルの差を返す差動モードが組み込まれています。 1つのチャネルをグランドに接続すると（疑似差動モードと呼ばれる）、ADCは他のチャネルで負の入力電圧を受け入れ、負の電圧に変換することができます。

もちろん、これはADCがこの種のものをサポートしている場合にのみ適用されます。多くはまったく差動モードを備えていません。

すでに非常に良い答えがあると思いますが、基本的に同じことをするために自分自身を使用している別のアプローチを投稿したいと思います。

計装用オペアンプ（LT1167など）を使用できますか？ただし、ネガティブレールが必要ですが、これにより精度が向上しませんか？また、必要に応じて抵抗を1つ追加するだけで、電圧を増幅するより良い方法も提供します。

マイナスレールの追加は、minmax MCW03-05D05のようなものを追加するのと同じくらい簡単です。

抵抗器を使用する際の問題は、同一の抵抗器を見つけるのが非常に難しいことです。これにより、修正が必要なエラーが発生します。