ADC 信号调理电路

科技 2024-09-16 10:05 广东

经常使用MCU中的ADC采集一些信号，成本很低。比如NTC测温、测电源电压、这些都是属于慢变信号。一般使用电阻分压就基本能达到要求。分压电阻的输出阻抗近似等于两个分压电阻并联，对于图中的 100K 和 20K分压，测直流电源的电压，输出阻抗约为16.7KΩ，因为ADC的输入阻抗比较大，需要降低采样率，使ADC的输入阻抗提高，获得需要的精度。如果需要精度高一点，可以使用一个运放缓冲一下，提高信号输出阻抗。需要注意的是运放的输入偏置电压 Vos，如果用运放构成一个跟随电路，则输出约为 Vin±Vos。普通的358、324运放可以达到Vos 4mV，如果要求更高可以用高精度运放。

如果需要采集的是快变信号，考虑到MCU的ADC的采样率速度有限，一般1~2MSPS。按照采样定理，ADC能处理的信号也就500KHz~1Mhz左右。比如下面的电机驱动电流采样电路。通过采样电阻R2的电流产生电压，这个电压有可能是负值。经过后级偏置到中间点的放大器产生输出，送到ADC采集。如果仍然使用321运放。运放有两个重要参数将影响测试结果。一个是增益带宽积GBWP 1.0MHz，另一个是输出压摆率 SR 1V/us。而Vos基本可以不管，因为偏置到中心，可以测量输入为0时的输出，并有结果中减去。当增益配置为10时，实际上只能处理100Khz带宽的信号。(图中点间隔为1us)，可以看到采到的信号上升沿和下降沿，都变缓了。1V/us的压摆率在这里明显不够。

输入信号很弱mv级别的，但沿很陡峭，经过10倍放大后，因为增益带宽积和输出压摆率的原因，信号沿很缓慢。严重失真。

如果将增益减小一倍，则可以看到输出的沿明显变快了。

需要换成合适的运放才行。比如低噪声类的运放 RS821 RS721，增益带宽积达10Mhz以上，输出压摆率 20V/us以上，应该能解决这个波形失真的问题。

不同的信号类型，需要不同参数的运放，并不是一个LM358就能包打天下。

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