Oscilloscopio per hobby basato su AVR. Come rimuovere il rumore dell'amplificatore operazionale?


13

Sto costruendo un oscilloscopio per hobby su un microcontrollore ATmega16. Il problema principale è che ricevo una grande quantità di rumore durante la misurazione del segnale. Ho usato gli amplificatori LF353 per spostare la tensione e sospetto che potrebbero causare il rumore.

Questo è lo schema con un amplificatore operazionale. Il segnale passa a "Input" e "Output" va direttamente al pin ADC del microcontrollore.

schematico

E questo è il segnale che sto ricevendo quando i cavi non sono collegati:

Segnale


2
Qualche possibilità stai rilevando la frequenza di rete (di solito 50 o 60Hz)?
jippie,

1
Cosa dice la brochure ATmega16 sulle impedenze alla guida del pin ADC - di solito le MCU richiedono un'impedenza piuttosto bassa a questo punto per mantenere basso il rumore. A quale frequenza stai campionando? Stai campionando qualsiasi altro input allo stesso tempo. Hai provato a togliere l'amplificatore operazionale e mettere a terra dove sarebbe stata l'uscita dell'amplificatore operazionale? Quali de-accoppiatori di alimentazione sull'amplificatore operazionale hai usato?
Andy aka

2
Qualsiasi binario di tensione che si applica direttamente al percorso del segnale analogico attraverso resistenze come l'R6 dovrà essere assolutamente silenzioso per evitare problemi di rumore. È anche ovvio che l'uso dell'alimentazione a 5 V per deviare il percorso del segnale nel modo in cui ci si trova determinerà che il segnale in ingresso nell'A / D abbia una dipendenza dal valore assoluto di questa tensione di alimentazione. Penserei che vorrai ripensare un po 'il tuo progetto in modo che l'unica cosa che dia direttamente il percorso del segnale sia la tensione di ingresso e le uscite dell'amplificatore operazionale. In questo modo rimuovi l'effetto delle variazioni del (continua)
Michael Karas,

1
(continua dall'alto) tensione di alimentazione per un fattore del PSSR (rapporto di reiezione dell'alimentazione) degli amplificatori operazionali utilizzati. Infine, penso che per il miglior supporto della larghezza di banda, mentre perfezionerai la tua tecnica, vorrai guidare il tuo ingresso A / D dalla sorgente di impedenza più bassa possibile. L'impedenza della sorgente attuale è di circa 33 K || 82K. Questo sembra piuttosto alto e potrebbe essere necessario essere significativamente più basso se si prevede di provare a multiplexare più canali in sequenza. L'ultimo commento che farò è che dovresti provare a sfruttare pin AVCC e AGND separati sull'MCU (continua)
Michael Karas,

1
(continua dall'alto) in modo tale da utilizzare un filtro separato da 5 V e GND per i circuiti analogici e collegarli a MCU GND proprio sull'MCU.
Michael Karas,

Risposte:


4

Qualsiasi binario di tensione che si applica direttamente al percorso del segnale analogico attraverso resistenze come l'R6 dovrà essere assolutamente silenzioso per evitare problemi di rumore. È anche ovvio che l'uso dell'alimentazione a 5 V per deviare il percorso del segnale nel modo in cui ci si trova comporta che il segnale in ingresso nell'A / D abbia una dipendenza dal valore assoluto di questa tensione di alimentazione.

Penserei che vorrai ripensare un po 'il tuo progetto in modo che l'unica cosa che dia direttamente il percorso del segnale sia la tensione di ingresso e le uscite dell'amplificatore operazionale. In questo modo si rimuove l'effetto delle variazioni della tensione di alimentazione di un fattore del PSSR (rapporto di reiezione dell'alimentazione) degli amplificatori operazionali utilizzati.

Infine, penso che per il miglior supporto della larghezza di banda, mentre perfezionerai la tua tecnica, vorrai guidare il tuo ingresso A / D dalla sorgente di impedenza più bassa possibile. L'impedenza della sorgente attuale è di circa 33 K || 82K. Questo sembra piuttosto alto e potrebbe essere necessario essere significativamente più basso se si prevede di provare a multiplexare più canali in sequenza.

L'ultimo commento che farò è che dovresti provare a sfruttare pin AVCC e AGND separati sull'MCU in modo da utilizzare un filtro separato da 5 V e GND per i circuiti analogici e collegarli all'MCU GND proprio sull'MCU.


5

Forse l'aggiunta all'offset CC all'ingresso darebbe risultati più controllabili. Per esempio.

inserisci qui la descrizione dell'immagine


+1, dopo il suggerimento di Michael ho anche pensato di far passare la tensione di offset attraverso l'amplificatore, piuttosto che applicarla direttamente al pin ADC. Sto anche fornendo tensione negativa (-5 V) all'alimentazione negativa dell'amplificatore operazionale tramite il convertitore di tensione MAX1044 invece di mettere a terra l'alimentazione negativa.
Ashton H.

1
Qual è lo scopo di R5?
johnfound,
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.