Position des Spannungsteilers relativ zur gemessenen Spannung und zum analogen Eingang

Die Frage ist einfach, aber bei der Antwort dreht sich alles um Details und ihre Auswirkungen.

Die beste Platzierung des Spannungsteilers relativ zum Eingangsanschluss und zum ADC hängt nicht nur vom Signal ab, sondern auch vom Rest des Platinendesigns und möglicherweise von der Signalquelle und der Art des Kabels von ihr zum Eingangsanschluss Ihrer Platine.

Ich wollte Sie nach all diesen Details fragen, aber stattdessen denke ich, dass ich einige der allgemeinen durchgehen werde, von denen ich weiß, dass sie einen Unterschied machen werden, damit Sie eine Vorstellung davon haben, wie Sie die Platzierung der Teile selbst bestimmen können . Dies ist keine vollständige Liste – ich lasse thermische Effekte, die Möglichkeit von Mikrofonie, alles, was mir gerade nicht einfällt, usw. aus. Aber ich denke, diese vier Punkte sind eine Zusammenfassung der häufigsten Dinge, die Sie benötigen nachdenken über.

• Wenn sich das Signal langsam ändert und wenn die Platine selbst und die Umgebung, in der sie sich befindet, elektrisch ruhig sind (dh es gibt keine hohen Spannungen oder Ströme), spielt es keine Rolle.
• Wenn das Signal hochfrequente Komponenten enthält, entweder weil es HF ist oder weil es Ereignisse (dh Impulse) mit scharfen Kanten hat, dann ist das Kabel von der Quelle zur Platine eine Übertragungsleitung, die Sie mit Ihrem Teiler abgleichen möchten, um Reflexionen zu vermeiden auf diesem Kabel, und wenn der Abstand von Ihrem Stecker zu Ihrem ADC größer als etwa ist$\frac{1}{10}^{th}$die Wellenlänge der höchsten Frequenzkomponente Ihres Signals, dann möchten Sie auch diesen Pfad impedanzanpassen . Dies kann drei oder mehr Widerstände erfordern, um die gesamte Impedanzanpassung ordnungsgemäß durchzuführen, und Sie möchten möglicherweise einen oder zwei davon am ADC und einen oder zwei davon am Anschluss.
• Wenn die Platine selbst viel elektrisches Rauschen hat, das nach dem Spannungsteiler kapazitiv in das Signal einkoppeln könnte (dh viel Spannungsanstieg), möchten Sie diese Spur von den rauschenden Teilen der Platine wegführen, und Sie können die Menge reduzieren Kopplung, indem R2 klein gemacht wird. Wenn irgendwo im System Rauschen vorhanden ist, das sich einkoppeln könnte, und Sie sich nur um die niederfrequenten Komponenten des Signals kümmern, möchten Sie möglicherweise einen Kondensator parallel zu R2 schalten, um einen Tiefpassfilter zu bilden.
• Wenn die Platine viel elektrisches Rauschen aufweist, das magnetisch in das Signal einkoppeln könnte (dh viel Stromanstieg), sollten Sie diese Spur von den rauschbehafteten Teilen der Platine wegführen. In diesem Fall ist wahrscheinlich ein gewisser Gewinn durch Erhöhen von R2 zu erzielen, aber das wäre schwer zu quantifizieren. Wenn Sie sich nur um die niederfrequenten Komponenten des Signals kümmern, würde hier ein Kondensator direkt am ADC helfen.

Unterm Strich gilt: Wer sich elektronische Schaltungen als kleine ideale Bauelemente vorstellt, deren Leitungen auf ganzer Länge auf magische Weise alle auf gleichem Potential liegen und niemals Streuströme von Magnetfeldern aufnehmen, der sollte sich den Hinweis geben Wenn du mit Boarddesign anfängst, heißt es: „Willkommen in der realen Welt, lass dich nicht von einem Monster fressen.“

Wenn Sie Gleichspannungen messen, spielt es keine Rolle, aber ich würde einen Kondensator (vielleicht 10 nF) parallel zu R2 und in der Nähe des ADC-Messgeräts hinzufügen. Nicht wenige ADCs benötigen an ihren Eingängen eine ziemlich niedrige Wechselstromimpedanz, um sicherzustellen, dass die internen Sample-and-Hold-Schaltungen effektiv und genau arbeiten. Dies gilt sowohl für ADCs, die sich in einem Mikroprozessor befinden, als auch für einige separate ADCs.

Der Kondensator kann auch nützlich sein, wenn am Reglerausgang viel Brummspannung anliegt. Hier denke ich insbesondere an Schaltregler und nicht an Linearregler.

Ein paar Zentimeter sind nicht so weit, aber es hängt wirklich auch von den Impedanzen ab. Ob es sich also um 100-Ohm-Widerstände oder 100-Kilo-Ohm-Widerstände handelt, macht einen viel größeren Unterschied, was auch davon abhängt, welche Impedanzen der ADC-Eingang für den besten Betrieb benötigt.

Im Allgemeinen ist es möglicherweise am besten, L1 so klein wie möglich zu halten.