RC-Filter vor den Pins des analogen Anschlusses im Mikrocontroller des Bildes

Viele MCUs benötigen einen Stromimpuls, um die interne Sample-and-Hold-Schaltung (Teil des integrierten ADC) zu „laden“. Wenn der Serienwiderstand der Signalquelle zu hoch ist, wird die interne Kappe nicht ausreichend aufgeladen und es kommt zu einem Fehler bei der Wandlung.

Das Anlegen eines Kondensators vom Stift an Masse bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dies funktioniert, viel größer ist, da die externe Kappe den erforderlichen Strom liefern kann. Sehen Sie sich diesen SE-Beitrag (in Bezug auf die PIC-Eingangsimpedanz) an und sehen Sie sich die Antwort an.

Dies ergibt natürlich einen Tiefpassfilter, der auch für Anti-Aliasing nützlich ist.

Die Idee ist, Rauschen herauszufiltern und das Signal bandzubegrenzen, um Aliasing zu vermeiden. Sie sollten daher die Eckfrequenz des Filters oberhalb der maximalen Signalfrequenz einstellen, aber sicherstellen, dass kein signifikantes Signal oder Rauschen oberhalb der halben Abtastrate vorhanden ist. Mit einem einpoligen Filter haben Sie 3 dB Dämpfung bei der Eckfrequenz und 20 dB pro Dekade Frequenzabfall darüber. Die Eckfrequenz für einen RC-Filter ist f = 1/(2*pi*R*C), also wählen Sie Ihre Komponenten so aus, dass sie Ihr Signal nicht stören. Abhängig von Ihrem Signal- und Rauschfrequenzgehalt benötigen Sie möglicherweise mehr als einen einpoligen Filter, um Aliasing zu vermeiden.

Wenn Sie nur eine Probe eines langsam variierenden Signals wie eines Temperatursensors oder ähnlichem nehmen, ist ein einpoliger Filter natürlich in Ordnung.

Zwei Gründe:

• Impedanz
• Kantenglättung

Impedanz: Wie von @Andy aka gesagt, hat Ihr ADC einen kleinen Kondensator im Inneren, um die Sample-and-Hold-Funktionalität des ADC bereitzustellen. Sie müssen diesen Kondensator schnell mit Ladungen versorgen. Sie können einen Puffer mit niedriger Impedanz vor dem ADC verwenden. Oder verwenden Sie einen Kondensator, der um ein Vielfaches größer ist als der im ADC.

Anti-Aliasing: Sie werden oft feststellen, dass Sie dafür sorgen müssen, dass der Frequenzanteil des Signals am Eingang Ihres ADC mindestens die Hälfte der Abtastrate beträgt (fin < fs/2). Aber warum? Wegen der Signalverarbeitungstheorie. Das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem besagt, dass die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein sollte, wenn Sie Ihr Signal ohne Informationsverlust abtasten möchten.

Okay, gut. Aber brauche ich das?

Gute Frage! Zwei Antworten:

Nein: Wenn Sie das Signal, das in den ADC eintritt, verwenden, um es mit einem Schwellenwert zu vergleichen (z. B. wenn ein Tank einen bestimmten Füllstand erreicht). Bußgeld. Sie haben eine Probe bekommen, die besagt, dass der Tank auf diesem Niveau war, das ist in Ordnung. Das Muster spiegelt die Realität wider. Zumindest wenn der Rauschpegel auf Ihrem Signal niedrig ist.

Ja: Wenn Sie vorhaben, Signalverarbeitungsberechnungen zu verwenden. Dann sind Ihre Proben nicht nur Zahlen, sie stellen ein Signal dar. Und diese Darstellung stimmt nur dann mit der Realität überein, wenn das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem verifiziert ist.

Dann liegt es an Ihnen. Sie möchten die Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt wissen: Der ADC teilt Ihnen dies mit oder ohne Anti-Aliasing-Filter mit. Sie möchten Ihre Eingabe als Signal betrachten und beispielsweise filtern: Sie benötigen den Anti-Aliasing-Filter.