Oscyloskop Hobby oparty na AVR. Jak usunąć szum wzmacniacza operacyjnego?

13

Buduję oscyloskop hobby na mikrokontrolerze ATmega16. Głównym problemem jest to, że podczas pomiaru sygnału odbieram dużą ilość szumu. Kiedyś LF353 wzmacniacze do zmiany napięcia i podejrzewam, że mogą one być przyczyną hałasu.

To schemat z wzmacniaczem operacyjnym. Sygnał trafia do „Input”, a „Output” trafia bezpośrednio do pinu ADC mikrokontrolera.

Schematyczny

I to jest sygnał, który otrzymuję, gdy przewody nie są podłączone:

Sygnał

Ashton H.
źródło
2
Czy jest jakaś szansa, że ​​odbierasz częstotliwość sieci (zwykle 50 lub 60 Hz)?
jippie
1
Co mówi broszura ATmega16 o impedancjach napędzających pin ADC - zwykle MCU wymagają w tym momencie dość niskiej impedancji, aby utrzymać niski poziom hałasu. Z jaką częstotliwością próbujesz? Czy próbkujesz jakiekolwiek inne dane wejściowe w tym samym czasie? Czy próbowałeś wyjąć wzmacniacz operacyjny i uziemić tam, gdzie byłby wyjście wzmacniacza operacyjnego? Jakich zasilaczy de-sprzęgaczy używałeś w wzmacniaczu operacyjnym?
Andy aka
2
Każda szyna napięciowa przykładana bezpośrednio na ścieżkę sygnału analogowego za pomocą rezystorów, takich jak R6, będzie musiała być bardzo cicha, aby uniknąć problemów z szumem. Oczywiste jest również, że użycie napięcia 5 V do odchylenia ścieżki sygnału w taki sposób, w jaki jesteś, spowoduje, że sygnał wejściowy do A / D będzie zależny od wartości bezwzględnej tego napięcia zasilania. Sądzę, że powinieneś przemyśleć swój projekt tak, aby jedyną rzeczą, która bezpośrednio promowała ścieżkę sygnału, było napięcie wejściowe i wyjścia wzmacniacza operacyjnego. W ten sposób usuwasz efekt wariacji (ciąg dalszy)
Michael Karas
1
(ciąg dalszy od góry) napięcie zasilania o współczynnik PSSR (współczynnik odrzucenia zasilacza) zastosowanych wzmacniaczy operacyjnych. Wreszcie myślę, że dla najlepszego wsparcia przepustowości, gdy dopracujesz swoją technikę, będziesz chciał sterować wejściem A / D z możliwie najniższego źródła impedancji. Twoja obecna impedancja źródła wynosi około 33K || 82 tys. Wydaje się to dość wysokie i może wymagać znacznie niższej wartości, jeśli planujesz kiedykolwiek multipleksować kilka kanałów w sekwencji. Ostatni komentarz, który poczynię, jest taki, że powinieneś spróbować wykorzystać osobne piny AVCC i AGND na MCU (ciąg dalszy)
Michael Karas,
1
(ciąg dalszy od góry) tak, że używasz osobnego filtrowanego napięcia 5 V i GND dla obwodów analogowych i podłączasz je do MCU GND bezpośrednio na MCU.
Michael Karas

Odpowiedzi:

4

Każda szyna napięciowa przykładana bezpośrednio na ścieżkę sygnału analogowego za pomocą rezystorów, takich jak R6, będzie musiała być bardzo cicha, aby uniknąć problemów z szumem. Oczywiste jest również, że użycie napięcia 5 V do odchylenia ścieżki sygnału w taki sposób, w jaki jesteś, spowoduje, że sygnał wejściowy do A / D będzie zależny od wartości bezwzględnej tego napięcia zasilania.

Sądzę, że powinieneś przemyśleć swój projekt tak, aby jedyną rzeczą, która bezpośrednio promowała ścieżkę sygnału, było napięcie wejściowe i wyjścia wzmacniacza operacyjnego. W ten sposób usuwasz wpływ zmian napięcia zasilania o współczynnik PSSR (współczynnik odrzucenia zasilacza) zastosowanych wzmacniaczy operacyjnych.

Wreszcie myślę, że dla najlepszego wsparcia przepustowości, gdy dopracujesz swoją technikę, będziesz chciał sterować wejściem A / D z możliwie najniższego źródła impedancji. Twoja obecna impedancja źródła wynosi około 33K || 82 tys. Wydaje się to dość wysokie i może wymagać znacznie niższej wartości, jeśli planujesz kiedykolwiek multipleksować kilka kanałów w sekwencji.

Ostatni komentarz, który poczynię, jest taki, że powinieneś spróbować wykorzystać osobne styki AVCC i AGND na MCU, tak abyś używał osobnego filtrowanego napięcia 5 V i GND dla obwodów analogowych i łączył je z MCU GND bezpośrednio na MCU.

Michael Karas
źródło
5

Być może dodanie przesunięcia DC na wejściu dałoby bardziej kontrolowane wyniki. Na przykład.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

JIm Dearden
źródło
+1, po sugestii Michaela pomyślałem również o przepuszczeniu przesuniętego napięcia przez wzmacniacz, zamiast na przykładaniu go bezpośrednio do pinu ADC. Podaję również ujemne napięcie (-5 V) do ujemnego źródła zasilania wzmacniacza operacyjnego poprzez konwerter napięcia MAX1044 zamiast uziemienia ujemnego źródła zasilania.
Ashton H.,
1
Jaki jest cel R5?
johnfound