Входные цепи для внутреннего АЦП к микроконтроллеру

Модуль внутреннего АЦП (англ. ADC — Analog-to-Digital Converter) имеют далеко не все 8-битные МК общего назначения. Тем «счастливчикам», которым по везло, следует рассчитывать на довольно скромные технические параметры:

• реальная частота измеряемого сигнала не более 30...40 кГц;
• диапазон входного напряжения от 0 до KREF, но не более Усс
• оптимальное сопротивление источника сигнала 5... Ю кОм;
• максимальная точность Ю бит, гарантированная точность 8 бит;
• наличие режимов одиночного и непрерывного преобразования;
• количество мультиплексированных каналов АЦП 8...Ю.

Рис. 3.5. Схемы подачи сигналов на внутренний АЦП МК

а) элементы RI, VDI, VD2 защищают МК от скачков входного напряжения. Фильтр R2, CI устраняет высокочастотные помехи на входе внутреннего АЦП МК;

б) многоканальный АЦП с делителем напряжения на резисторах RI, R2. В каждый момент времени работает только один из каналов АЦП. Взаимовлияние между ними отсутствует;

в) измерение отрицательных напряжений. Резистором RI выбирается такая рабочая точка, чтобы при максимальном отрицательном напряжении сигнал на входе АЦП был больше 0 В;

г) схема сдвига уровня двухполярного сигнала на ОУ DA 1. На входе АЦП сигнал имеет преобразованный уровень +1.25...+3.75 В. Опорное напряжение +2.5 В выдает МК (KRl:r);

д) двухзвенный фильтр R1, С1, R2, С2ограничивает полосу входного сигнала. Номиналы RC выбираются так, чтобы частота среза фильтра была ниже допустимой частоты для АЦП;

е) линия АЦП одновременно может служить цифровым выходом обычного порта, например, для управления индикатором ЖКИ. Переключение между режимами входа и выхода производится программно. Резистор /^развязывает каналы. Входное сопротивление подключаемой цифровой цепи должно быть высоким, чтобы не ухудшить точность измерения АЦП;

Рис. 3.5. Схемы подачи сигналов на внутренний АЦП МК (окончание):

ж) переменный резистор R1 используется как «бесшумная электронная ручка громкости». Возникающие при механическом вращении его движка «шорохи» и помехи устраняются программным путём. Необязательные элементы R2, С1служат дополнительным ФНЧ;

з) схема сдвига уровня для измерения отрицательных напряжений. Применение внешнего стабильного напряжения +4 В (вместо Vcc) повышает точность;

и) резисторы R2, R3 устанавливают рабочую точку АЦП на уровне половины питания. Это позволяет исследовать переменные напряжения с амплитудой ±2.5 В (регулируется переменным резистором );

к) резистор R2 с левой стороны соединяется с общим проводом через низкое выходное сопротивление усилителя DAI, что создаёт оптимальную нагрузку по входу для АЦП (10 кОм). Кроме того, резистор R2снижает ёмкость по выходу DAI, чтобы избежать самовозбуждения.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)