Osciloscopio hobby basado en AVR. ¿Cómo eliminar el ruido del amplificador operacional?

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Estoy construyendo un osciloscopio hobby en un microcontrolador ATmega16. El principal problema es que recibo una gran cantidad de ruido al medir la señal. Solía LF353 amplificadores para cambiar el voltaje y sospecho que podría estar causando el ruido.

Este es el esquema con un amplificador operacional. La señal va a 'Entrada' y la 'Salida' va directamente al pin ADC del microcontrolador.

Esquemático

Y esta es la señal que recibo cuando los cables no están conectados:

Señal

avr operational-amplifier adc noise oscilloscope Ashton H.
fuente
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¿Hay alguna posibilidad de que esté recogiendo la frecuencia de la red (generalmente 50 o 60Hz)?
jippie
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¿Qué dice el folleto ATmega16 sobre las impedancias que impulsan el pin ADC? Por lo general, las MCU requieren una impedancia bastante baja en este punto para mantener el ruido bajo. ¿A qué velocidad estás muestreando? ¿Está muestreando cualquier otra entrada al mismo tiempo? ¿Has intentado sacar el amplificador operacional y poner a tierra donde habría estado la salida del amplificador operacional? ¿Qué desacopladores de suministro en el amplificador operacional ha utilizado?
Andy, también conocido como
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Cualquier riel de voltaje que aplique directamente a la ruta de señal analógica a través de resistencias como su R6 tendrá que estar completamente silencioso para evitar problemas de ruido. También es obvio que usar el suministro de 5V para sesgar la ruta de la señal de la forma en que lo está, dará como resultado que la entrada de señal al A / D dependa del valor absoluto de este voltaje de suministro. Creo que querrá repensar un poco su diseño para que lo único que sesgue directamente la ruta de la señal es el voltaje de entrada y las salidas del amplificador operacional. De esta forma, eliminas el efecto de las variaciones de (continuación)
Michael Karas
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(continúa desde arriba) tensión de alimentación por un factor de la PSSR (relación de rechazo de la fuente de alimentación) de los amplificadores operacionales utilizados. Finalmente, creo que para obtener el mejor soporte de ancho de banda, a medida que refina su técnica, querrá controlar su entrada A / D desde la fuente de impedancia más baja posible. La impedancia de su fuente actual es de aproximadamente 33K || 82K. Esto parece bastante alto y es posible que deba ser significativamente más bajo si alguna vez intenta multiplexar varios canales en secuencia. El último comentario que haré es que deberías intentar aprovechar los pines AVCC y AGND separados en el MCU (continuación)
Michael Karas
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(continúa desde arriba) de modo que use un 5V y GND filtrados por separado para los circuitos analógicos y los conecte a la GNU de la MCU directamente en la MCU.
Michael Karas

Respuestas:

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Cualquier riel de voltaje que aplique directamente a la ruta de señal analógica a través de resistencias como su R6 tendrá que estar completamente silencioso para evitar problemas de ruido. También es obvio que usar el suministro de 5V para sesgar la ruta de la señal de la forma en que lo está, dará como resultado que la entrada de señal al A / D dependa del valor absoluto de este voltaje de suministro.

Creo que querrá repensar un poco su diseño para que lo único que sesgue directamente la ruta de la señal es el voltaje de entrada y las salidas del amplificador operacional. De esta forma, elimina el efecto de las variaciones de la tensión de alimentación por un factor de la PSSR (relación de rechazo de la fuente de alimentación) de los amplificadores operacionales utilizados.

Finalmente, creo que para obtener el mejor soporte de ancho de banda, a medida que refina su técnica, querrá controlar su entrada A / D desde la fuente de impedancia más baja posible. La impedancia de su fuente actual es de aproximadamente 33K || 82K. Esto parece bastante alto y es posible que deba ser significativamente más bajo si alguna vez intenta multiplexar varios canales en secuencia.

El último comentario que haré es que debe intentar aprovechar los pines AVCC y AGND separados en la MCU de modo que use un 5V y GND filtrados por separado para el circuito analógico y conectarlos a la MCU GND directamente en la MCU.

Michael Karas
fuente
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Quizás agregar en el desplazamiento DC en la entrada daría resultados más controlables. Por ejemplo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

JIM Dearden
fuente
+1, después de la sugerencia de Michael, también he pensado en pasar el voltaje de compensación a través del amplificador, en lugar de aplicarlo directamente al pin ADC. También estoy alimentando voltaje negativo (-5V) a la fuente de alimentación negativa del amplificador operacional a través del convertidor de voltaje MAX1044 en lugar de conectar a tierra la fuente de alimentación negativa.
Ashton H.
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¿Cuál es el propósito de R5?
johnfound