Osciloscópio de hobby com base no AVR. Como remover o ruído do amplificador operacional?

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Estou construindo um osciloscópio de hobby em um microcontrolador ATmega16. O principal problema é que recebo uma grande quantidade de ruído ao medir o sinal. Eu costumava LF353 amplificadores de mudar de tensão e eu suspeito que pode estar causando o ruído.

Este é o esquema com um amplificador operacional. O sinal vai para 'Entrada' e a 'Saída' vai diretamente para o pino ADC do microcontrolador.

Esquemático

E este é o sinal que estou recebendo quando os leads não estão conectados:

Sinal

Ashton H.
fonte
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Alguma chance de você captar a frequência da rede elétrica (geralmente 50 ou 60Hz)?
jippie
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O que o folheto ATmega16 diz sobre impedâncias ao dirigir o pino ADC - geralmente os MCUs exigem uma impedância bastante baixa neste momento para manter o ruído baixo. A que taxa você está amostrando? Você está amostrando qualquer outra entrada ao mesmo tempo. Você já tentou retirar o amplificador operacional e o aterramento onde estaria a saída do amplificador operacional? Quais desacopladores de fornecimento no amplificador operacional você usou?
Andy aka
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Qualquer trilho de tensão que você aplique diretamente ao caminho do sinal analógico através de resistências como o seu R6 terá que ficar quieto para evitar problemas de ruído. Também é óbvio que o uso da fonte de 5V para desviar o caminho do sinal da maneira que você está resultará na entrada de sinal para o A / D, dependendo do valor absoluto dessa tensão de alimentação. Eu acho que você vai querer repensar seu projeto, de modo que a única coisa que influencia diretamente o caminho do sinal seja a tensão de entrada e as saídas do op-amp. Desta forma, você remover o efeito de variações do (continuação)
Michael Karas
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(continuação de cima) fornecer tensão por um fator da PSSR (taxa de rejeição da fonte de alimentação) dos amplificadores operacionais usados. Finalmente, acho que, para melhor suporte à largura de banda, ao refinar sua técnica, você desejará direcionar sua entrada A / D da menor fonte de impedância possível. A impedância da fonte atual é de aproximadamente 33K || 82K. Isso parece bastante alto e pode precisar ser significativamente menor se você planeja tentar multiplexar vários canais em sequência. O último comentário que eu vou fazer é que você deve tentar alavancar pinos AVCC e AGND separados no MCU (continuação)
Michael Karas
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(continuação acima), de modo que você use 5V e GND filtrados separados para o circuito analógico e conecte-os ao MCU GND diretamente no MCU.
Michael Karas

Respostas:

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Qualquer trilho de tensão que você aplique diretamente ao caminho do sinal analógico através de resistências como o seu R6 terá que ficar quieto para evitar problemas de ruído. Também é óbvio que o uso da fonte de 5V para desviar o caminho do sinal da maneira que você está resultará na entrada de sinal para o A / D, dependendo do valor absoluto dessa tensão de alimentação.

Eu acho que você vai querer repensar seu projeto, de modo que a única coisa que influencia diretamente o caminho do sinal seja a tensão de entrada e as saídas do op-amp. Dessa forma, você remove o efeito de variações da tensão de alimentação por um fator do PSSR (taxa de rejeição da fonte de alimentação) dos amplificadores operacionais utilizados.

Finalmente, acho que, para melhor suporte à largura de banda, ao refinar sua técnica, você desejará direcionar sua entrada A / D da menor fonte de impedância possível. A impedância da fonte atual é de aproximadamente 33K || 82K. Isso parece bastante alto e pode precisar ser significativamente menor se você planeja tentar multiplexar vários canais em sequência.

O último comentário que farei é que você deve tentar alavancar os pinos AVCC e AGND separados no MCU, de modo a usar 5V e GND filtrados separados para o circuito analógico e conectá-los ao GND do MCU no MCU.

Michael Karas
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Talvez adicionar no deslocamento DC na entrada daria resultados mais controláveis. Por exemplo.

insira a descrição da imagem aqui

JIm Dearden
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+1, após a sugestão de Michael, também pensei em passar a tensão de compensação pelo amplificador, em vez de aplicá-la diretamente ao pino ADC. Também estou alimentando tensão negativa (-5V) na fonte de alimentação negativa do amplificador operacional através do conversor de tensão MAX1044, em vez de aterrar a fonte de alimentação negativa.
Ashton H.
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Qual é o objetivo do R5?
johnfound