Wann wird der Puffer / Tiefpassfilter am ADC-Eingang verwendet?

Es tut uns leid, wenn dies eine sophomorische Frage ist, aber wann sollten Sie einen ADC-Eingang puffern, insbesondere von einem Potentiometer. Ich habe gesehen, dass Schaltkreise dem Wischer- / ADC-Eingang einen Tiefpass hinzufügen. Ist dies nur erforderlich, wenn Sie Schaltgeräusche auf dem Referenzspannungsbus haben?

Die Ausgangsimpedanz des Potentiometers (wobei beide Enden mit niedrigen Impedanzen verbunden sind) variiert über die Umdrehung des Topfes. Das größte ist auf halbem Weg. Die Impedanz ist die parallele Kombination der Hälfte der Topfwiderstände oder eines Viertels des Potentiometerwiderstands.

Jeder ADC gibt eine Spezifikation für die maximale Antriebsimpedanz an. Wenn dies größer als die Ausgangsimpedanz des Topfes ist, wird die Genauigkeit beeinträchtigt. Einige ADCs kümmern sich mehr als andere um die Eingangsimpedanz. Einige Datenblätter geben Ihnen ein Äquivalent zur Eingangsimpedanz des ADC. Sie können dies verwenden, um den Fehler, den Sie wahrscheinlich sehen, entweder von Hand oder mit einem Gewürzsimulator zu analysieren.

Achten Sie insbesondere auf einige PIC-Mikrocontroller mit einer überraschend niedrigen Eingangsimpedanz und einer maximalen Ansteuerimpedanz.

Der Tiefpass hat einen von mehreren Gründen:

1) Es gibt ein Tiefpassfilter zum Entfernen von Frequenzen oberhalb der Nyquist-Frequenz . Ein handbetätigtes Potentiometer erzeugt jedoch nicht genügend hohe Frequenzen, damit Aliasing ein Problem darstellt.

2) Der Kondensator befindet sich direkt am ADC-Eingangspin und soll die Ansteuerimpedanz zumindest bei hohen Frequenzen verringern. Ich hatte gemischten Erfolg mit dieser Methode. Es funktioniert nicht, wenn am ADC-Eingang ein Gleichstromverlust auftritt.

3) Der Kondensator befindet sich über dem Scheibenwischer des Potentiometers. Der übliche Fehlermodus für Potentiometer besteht darin, dass die Spur verschmutzt ist und zeitweise Kontakt aufnimmt. Sie haben dieses Problem festgestellt, wenn Sie jemals ein altes Radio hatten, das beim Berühren des Lautstärkereglers lautes Knistern verursachte. Bei einem Kondensator über dem Wischer ändert sich die Wischerspannung nicht, wenn sie zeitweise den Kontakt zur Spur verliert. (Dieser Trick funktioniert nur bei Gleichstromsignalen.)

Denken Sie daran, Operationsverstärker sind ziemlich billig. Ich würde empfehlen, das Signal immer vor dem ADC zu puffern, es sei denn, die Volumina sind hoch genug, dass sich die Kosteneinsparungen lohnen.