Проектирование схемы сбора аналогового сигнала по входу напряжения
26 мая 2025Датчики с выходом по напряжению обычно формируют диапазон 0–5 В или 0–10 В. Если из соображений стоимости не использовать внешний АЦП, а задействовать встроенный модуль ADC микроконтроллера, необходимо учитывать, что диапазон входного напряжения АЦП в STM32 составляет 0–3,3 В. В этом случае требуется схема выборки, показанная на рисунке ниже.
На рисунке резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, который преобразует входной диапазон 0–5 В в напряжение примерно 0–3 В. Далее операционный усилитель rail-to-rail, включенный как повторитель напряжения, выполняет согласование по импедансу, изолирует датчик от модуля выборки ADC и уменьшает затухание сигнала. Чтобы защитить последующий модуль ADC от перенапряжения и отрицательных выбросов, к линии питания и земле добавлены ограничительные защитные диоды, благодаря чему входное напряжение ADC всегда остается в диапазоне от -0,7 В до 3,3 В + 0,7 В.
Одновременно для подавления высокочастотного шума перед выборкой ADC необходимо добавить RC-фильтр нижних частот. Частоту среза этого фильтра следует выбирать в соответствии с полосой сигнала. Например, если полоса сигнала составляет 100 Гц, частоту среза можно установить на уровне 100 Гц или немного выше, например 1 кГц. Если R2 = 1,5 кОм, а C1 = 100 нФ, то частота среза fc будет приблизительно равна 1 кГц.