Hobby-Oszilloskop basierend auf AVR. So entfernen Sie Op-Amp-Rauschen?

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Ich baue ein Hobby-Oszilloskop auf einem ATmega16-Mikrocontroller. Das Hauptproblem ist, dass ich beim Messen des Signals eine große Menge Rauschen erhalte. Ich habe LF353- Verstärker verwendet, um die Spannung zu verschieben, und ich vermute, dass sie das Rauschen verursachen könnten.

Dies ist der Schaltplan mit einem Operationsverstärker. Das Signal geht an 'Input' und der 'Output' geht direkt an den ADC-Pin des Mikrocontrollers.

Schema

Und dies ist das Signal, das ich erhalte, wenn die Leitungen nicht angeschlossen sind:

Signal

avr operational-amplifier adc noise oscilloscope Ashton H.
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Besteht die Möglichkeit, dass Sie die Netzfrequenz (normalerweise 50 oder 60 Hz) abrufen?
jippie
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Was sagt die ATmega16-Broschüre über Impedanzen, die den ADC-Pin ansteuern? Normalerweise benötigen MCUs an dieser Stelle eine recht niedrige Impedanz, um das Rauschen gering zu halten. Mit welcher Rate stichproben Sie? Nehmen Sie gleichzeitig andere Eingaben auf? Haben Sie versucht, den Operationsverstärker herauszunehmen und zu erden, wo der Operationsverstärkerausgang gewesen wäre? Welche Versorgungsentkoppler des Operationsverstärkers haben Sie verwendet?
Andy aka
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Jede Spannungsschiene, die Sie über Widerstände wie Ihren R6 direkt auf den analogen Signalpfad legen, muss absolut leise sein, um Rauschprobleme zu vermeiden. Es ist auch offensichtlich, dass die Verwendung der 5-V-Versorgung zur Vorspannung des Signalpfads in der Weise, wie Sie es sind, dazu führt, dass der Signaleingang zum A / D eine Abhängigkeit vom Absolutwert dieser Versorgungsspannung aufweist. Ich würde denken, dass Sie Ihr Design etwas überdenken wollen, so dass das einzige, was den Signalweg direkt beeinflusst, die Eingangsspannung und die Ausgänge des Operationsverstärkers ist. Auf diese Weise entfernen Sie den Effekt von Variationen von (Fortsetzung)
Michael Karas
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(Fortsetzung von oben) Versorgungsspannung um einen Faktor des PSSR (Power Supply Rejection Ratio) der verwendeten Operationsverstärker. Schließlich denke ich, dass Sie für eine optimale Bandbreitenunterstützung, wenn Sie Ihre Technik verfeinern, Ihren A / D-Eingang von einer Quelle mit möglichst niedriger Impedanz treiben möchten. Ihre Stromquellenimpedanz beträgt ungefähr 33K || 82K. Dies scheint ziemlich hoch zu sein und muss möglicherweise deutlich niedriger sein, wenn Sie jemals versuchen möchten, mehrere Kanäle nacheinander zu multiplexen. Der letzte Kommentar, den ich machen werde, ist, dass Sie versuchen sollten, separate AVCC- und AGND-Pins auf der MCU zu verwenden (Fortsetzung)
Michael Karas,
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(Fortsetzung von oben), so dass Sie eine separate, gefilterte 5V- und GND-Schaltung für die Analogschaltung verwenden und diese direkt an der MCU mit der MCU-GND verbinden.
Michael Karas

Antworten:

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Jede Spannungsschiene, die Sie über Widerstände wie Ihren R6 direkt auf den analogen Signalpfad legen, muss absolut leise sein, um Rauschprobleme zu vermeiden. Es ist auch offensichtlich, dass die Verwendung der 5-V-Versorgung zur Vorspannung des Signalpfads in der Weise, wie Sie es sind, dazu führt, dass der Signaleingang zum A / D eine Abhängigkeit vom Absolutwert dieser Versorgungsspannung aufweist.

Ich würde denken, dass Sie Ihr Design etwas überdenken wollen, so dass das einzige, was den Signalweg direkt beeinflusst, die Eingangsspannung und die Ausgänge des Operationsverstärkers ist. Auf diese Weise entfernen Sie den Effekt von Schwankungen der Versorgungsspannung um einen Faktor des PSSR (Power Supply Rejection Ratio) der verwendeten Operationsverstärker.

Schließlich denke ich, dass Sie für eine optimale Bandbreitenunterstützung, wenn Sie Ihre Technik verfeinern, Ihren A / D-Eingang von einer Quelle mit möglichst niedriger Impedanz treiben möchten. Ihre Stromquellenimpedanz beträgt ungefähr 33K || 82K. Dies scheint ziemlich hoch zu sein und muss möglicherweise deutlich niedriger sein, wenn Sie jemals versuchen möchten, mehrere Kanäle nacheinander zu multiplexen.

Der letzte Kommentar, den ich machen werde, ist, dass Sie versuchen sollten, separate AVCC- und AGND-Pins auf der MCU zu nutzen, so dass Sie separate gefilterte 5V- und GND-Pins für die analogen Schaltungen verwenden und diese direkt an die MCU-GND an der MCU anschließen.

Michael Karas
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Vielleicht würde das Hinzufügen des DC-Offsets am Eingang zu besser kontrollierbaren Ergebnissen führen. Beispielsweise.

Bildbeschreibung hier eingeben

JIm Dearden
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+1, Nach Michaels Vorschlag habe ich auch darüber nachgedacht, die Offset-Spannung durch den Verstärker zu leiten, anstatt sie direkt an den ADC-Pin anzulegen. Ich speise auch negative Spannung (-5V) über den Spannungswandler MAX1044 in die negative Stromversorgung des Operationsverstärkers ein, anstatt die negative Stromversorgung zu erden.
Ashton H.
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Was ist der Zweck von R5?
Johnfound