Сжатие входного сигнала для АЦП

8

Я хочу сэмплировать аналоговый входной сигнал от 0 до +15 В, и он не синусоидальный, а импульсный. Мне не нужно сэмплировать с высокой скоростью (<1 кГц), но мне нужно сэмплировать по всему диапазону сигнала. На мой взгляд, есть два варианта:

  1. Купите более дорогой АЦП с диапазоном +/- 10 В и попытайтесь сместить вход, чтобы соответствовать этому колебанию. Для этого потребуются два источника напряжения, хотя я думаю. Хотя я могу ошибаться ...
  2. Ослабьте входной сигнал, чтобы согласование колебания сигнала находилось в диапазоне обычных недорогих АЦП.

В то время как 2) кажется более сложным в дизайне, он, безусловно, имеет лучшую экономическую эффективность, основанную на том, что я видел в предложениях Analog и Linear.

Затухая сигнал, могу ли я хоть что-нибудь потерять? Я думал, что если АЦП имеет такую ​​же ширину в битах выборки, что и у АЦП с большим размахом, выборки могут быть масштабированы в цифровом виде в программном обеспечении, так что кажется, что начальные напряжения сигнала дискретизируются.

Доктор Ватсон
источник
1
«Отрицательный коэффициент усиления» подразумевает инверсию полярности, если вы не укажете ее в децибелах. Похоже, вы хотите получить дробное усиление или усиление ниже единицы, например, 0,25 или 0,667, чтобы уменьшить колебание от 0 до 15 до чего-то меньшего.
JustJeff
Спасибо что подметил это. Вы правы, я должен говорить о росте как 0.5 и 0.1, а не как "отрицательный".
Доктор Ватсон

Ответы:

8

Элементарно Ватсон. У вас вроде есть идея №2, за исключением того, что вы не хотите получить отрицательное усиление, а скорее усиление между 0 и 1. Другими словами, вы хотите ослабить входной сигнал 0-15 В в соответствии с входным диапазоном вашего ОБЪЯВЛЕНИЕ.

Это легко осуществить с помощью двух резисторов в конфигурации «делитель резисторов». Если ваш A / D имеет собственный диапазон 0-5 В, то вы хотите разделить входное напряжение на 3. Это может быть выполнено, например, с последовательным соединением 2 кОм, а затем с заземлением 1 кОм.

Все, что вы делаете с сигналом, всегда слегка его меняет. В этом случае некоторые высокие частоты будут потеряны. Однако при импедансе 10 кОм это не будет проблемой при частоте дискретизации 1 кГц или менее. Это подразумевает верхний предел частоты максимум 500 Гц, а на практике - меньше. Даже 100 кОм, используемые в резисторном делителе, должны пропускать такие низкие частоты, не теряя интересующую вас часть.

Олин Латроп
источник
какая-то педантичная сосиска должна указать, что усиление напряжения на 1/3 составляет -9,5 дБ, так что в этом смысле это отрицательное усиление ... но у вас есть мой +1
JustJeff
2
@JustJeff - если он напишет -9,5 дБ, ему еще многое предстоит узнать о педантичности. -9,542425дБ было бы больше похоже на это :-)
stevenvh
1
@stevenvh - может быть возможно быть педантичным и прагматичным одновременно = P
JustJeff
Сверкающий, Холмс!
Доктор Ватсон
11

Как сказал Олин, делитель напряжения подойдет. Имейте в виду, однако, что входной импеданс АЦП параллелен нижнему резистору и может влиять на коэффициент делителя; АЦП часто имеют более низкий входной импеданс. Вы можете буферизовать выход делителя с помощью буфера с высоким входным сопротивлением, как операционный усилитель.

введите описание изображения здесь

LT1677 может работать от одного источника питания и имеет железнодорожные к железнодорожному вводу и выводу. Поскольку вам не нужно производить выборку с высокой частотой дискретизации, я предполагаю, что пропускная способность LT1677 достаточно широка, чтобы справиться с импульсами.

stevenvh
источник
1
Вы даже можете поместить резисторы в канал обратной связи, чтобы уменьшить скачок напряжения на входе АЦП. Вы могли бы даже использовать потенциометр, чтобы сделать это и сделать схему настраиваемой, и изменения импеданса не будут отражены обратно к источнику.
JustJeff
@JustJeff - Можно, но зачем использовать дополнительные компоненты, если у вас уже есть резисторный делитель на входе?
Stevenvh