Хобби-осциллограф на базе AVR. Как убрать шум операционного усилителя?

13

Я строю осциллограф для хобби на микроконтроллере ATmega16. Основная проблема заключается в том, что я получаю большое количество шума при измерении сигнала. Я использовал усилители LF353 для смещения напряжения, и я подозреваю, что они могут вызывать шум.

Это схема с операционным усилителем. Сигнал поступает на «Вход», а «Выход» идет прямо на вывод АЦП микроконтроллера.

схема

И это сигнал, который я получаю, когда провода не подключены:

Сигнал

avr operational-amplifier adc noise oscilloscope Эштон Х.
источник
2
Есть ли шанс, что вы подберете частоту сети (обычно 50 или 60 Гц)?
Джиппи
1
Что говорится в брошюре ATmega16 об импедансе, управляющем выводом АЦП - обычно микроконтроллерам требуется достаточно низкий импеданс в этот момент, чтобы подавить шум. На какой частоте вы пробуете? Вы пробуете любой другой вход в то же время. Вы пробовали вынуть операционный усилитель и заземлить там, где был бы выход операционного усилителя? Какие разъединители питания на операционном усилителе вы использовали?
Энди ака
2
Любая шина напряжения, которую вы подаете непосредственно на аналоговый сигнал через резисторы, такие как R6, должна быть абсолютно бесшумной, чтобы предотвратить проблемы с шумом. Также очевидно, что использование источника питания 5 В для смещения пути сигнала таким образом, каким вы находитесь, приведет к тому, что входной сигнал на АЦП будет зависеть от абсолютного значения этого напряжения питания. Я думаю, что вы захотите немного переосмыслить свой дизайн, чтобы единственное, что непосредственно смещало путь сигнала, - это входное напряжение и выходы операционного усилителя. Таким образом вы удаляете эффект вариаций (продолжение)
Майкл Карас
1
(продолжение сверху) Напряжение питания с коэффициентом PSSR (коэффициент подавления питания) используемых операционных усилителей. Наконец, я думаю, что для лучшей поддержки пропускной способности, по мере того, как вы улучшите свою технику, вы захотите управлять вашим аналого-цифровым входом от источника с низким сопротивлением, насколько это возможно. Ваше текущее сопротивление источника составляет примерно 33K || 82K. Это кажется довольно высоким и может потребоваться значительно ниже, если вы планируете когда-либо пытаться мультиплексировать несколько каналов в последовательности. Последний комментарий, который я сделаю, состоит в том, что вы должны попытаться использовать отдельные выводы AVCC и AGND на MCU (продолжение)
Майкл Карас,
1
(продолжение сверху), так что вы используете отдельные фильтрованные 5 В и GND для аналоговой схемы и подключаете их к GNU GND прямо на MCU.
Майкл Карас

Ответы:

4

Любая шина напряжения, которую вы подаете непосредственно на аналоговый сигнал через резисторы, такие как R6, должна быть абсолютно бесшумной, чтобы предотвратить проблемы с шумом. Также очевидно, что использование источника питания 5 В для смещения пути сигнала таким образом, каким вы находитесь, приведет к тому, что входной сигнал на АЦП будет зависеть от абсолютного значения этого напряжения питания.

Я думаю, что вы захотите немного переосмыслить свой дизайн, чтобы единственное, что непосредственно смещало путь сигнала, - это входное напряжение и выходы операционного усилителя. Таким образом вы устраняете влияние изменений напряжения питания на коэффициент PSSR (коэффициент подавления питания) используемых операционных усилителей.

Наконец, я думаю, что для лучшей поддержки пропускной способности, по мере того, как вы улучшите свою технику, вы захотите управлять вашим аналого-цифровым входом от источника с низким сопротивлением, насколько это возможно. Ваше текущее сопротивление источника составляет примерно 33K || 82K. Это кажется довольно высоким и может потребоваться значительно ниже, если вы планируете когда-либо пытаться мультиплексировать несколько каналов в последовательности.

Последний комментарий, который я сделаю, состоит в том, что вы должны попытаться использовать отдельные выводы AVCC и AGND на MCU так, чтобы вы использовали отдельные фильтрованные 5 В и GND для аналоговой схемы и подключили их к GNU GND прямо на MCU.

Майкл Карас
источник
5

Возможно, добавление смещения постоянного тока на входе даст более контролируемые результаты. Например.

введите описание изображения здесь

Джим Дирден
источник
+1, после предложения Майкла я также подумал о том, чтобы пропустить напряжение смещения через усилитель, а не подавать его непосредственно на вывод АЦП. Я также подаю отрицательное напряжение (-5 В) на отрицательный источник питания операционного усилителя через преобразователь напряжения MAX1044 вместо заземления отрицательного источника питания.
Эштон Х.
1
Какова цель R5?
Джоннаунд