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[电路/定理]

单片机ADC采样信号测量时发现的诡异现象

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楼主: sias新哥
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sias新哥|  楼主 | 2018-5-28 09:53 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
gx_huang 发表于 2018-5-28 09:48
分析这个问题,想知道真实的原因,需要完整的原理图和PCB。
肯定是设计的抗干扰不好,或者电路本身就处于临 ...

首先我确定PCB设计没有问题,出现问题的地方已经描述过了,不规范的地方我可以改进,就上面所描述来看,你的分析是?

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-28 09:58 | 只看该作者
有两位大神提到U4D输出并联电容的问题,这只是设计不规范的小问题,在这个电路上,有或者没有这颗电容都不影响,我确认主要问题并不是由此引发,现在我把U4D端电容拿掉,希望不要在讨论这颗电容的事情

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coody| | 2018-5-28 10:15 | 只看该作者
sias新哥 发表于 2018-5-25 16:50
你是说采样信号吗?为何使用锂电池供电时没有没问题呢?

因为用锂电池供电时跟干扰源没有回路,所以干扰就很弱。

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-28 10:22 | 只看该作者
coody 发表于 2018-5-28 10:15
因为用锂电池供电时跟干扰源没有回路,所以干扰就很弱。

有道理,请教我该怎样做才能解决这种干扰,电路上要做哪些改进?

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gx_huang| | 2018-5-28 10:29 | 只看该作者
sias新哥 发表于 2018-5-28 09:53
首先我确定PCB设计没有问题,出现问题的地方已经描述过了,不规范的地方我可以改进,就上面所描述来看, ...

先不管你的原理图是否有问题,这个模拟部分电路,应该不合理。
1、PWM到S_OUT,感觉是画蛇添足,GPIO直接驱动,和二级运放跟随串10K电阻,有区别吗?
2、PWM频率是多少?
3、你测试皮肤什么特性?是PWM频率的阻抗吗?
4、324运放是单电源的,U4C是0V偏置电压反向放大电路,当输入交流正半周,无法输出负电压,当输入交流负半周,可以输出正电压,然后U4D正向放大。通路有RC低通滤波,但是毛估估,无法滤除50Hz的市电干扰。记得任何人体信号采集,都要滤除市电干扰才可以的。
5、C25不合理,不多说了,能加C25的,多半对模拟电路不太精通的。你对自己电路这么自信,不应该犯这个小错误。
你这个系统用电源适配器出问题,是电源适配器和市电有耦合,系统不接地,抗干扰很差。
你肯定需要增加一个市电陷波滤波器。

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fzyuan| | 2018-5-28 11:16 | 只看该作者
sias新哥 发表于 2018-5-28 09:00
我没有说测信号时示波器的地不与PCB的地相连,我是在描述问题现象;U4D的输出确实时直流信号,这也是我所 ...

参见20楼。
运放输出端直接并联较大的电容,容易振荡。

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-28 13:18 | 只看该作者
gx_huang 发表于 2018-5-28 10:29
先不管你的原理图是否有问题,这个模拟部分电路,应该不合理。
1、PWM到S_OUT,感觉是画蛇添足,GPIO直接 ...

逐条回复:
1、PWM到S_OUT,感觉是画蛇添足,GPIO直接驱动,和二级运放跟随串10K电阻,有区别吗?
A:一直也有过想要改进的想法,但又担心单片机引脚直接接触人体是否会引入静电问题,所以没有尝试。
2、PWM频率是多少?
A:4Khz
3、你测试皮肤什么特性?是PWM频率的阻抗吗?
A:是的
4、324运放是单电源的,U4C是0V偏置电压反向放大电路,当输入交流正半周,无法输出负电压,当输入交流负半周,可以输出正电压,然后U4D正向放大。通路有RC低通滤波,但是毛估估,无法滤除50Hz的市电干扰。记得任何人体信号采集,都要滤除市电干扰才可以的。
A:之前一直使用电池方案,现在新项目需要使用适配器方案,刚发现的问题。
5、C25不合理,不多说了,能加C25的,多半对模拟电路不太精通的。你对自己电路这么自信,不应该犯这个小错误。
A:请忽略这个问题,在实际SMT生产中,这颗电容也是没有焊接,空置的
你这个系统用电源适配器出问题,是电源适配器和市电有耦合,系统不接地,抗干扰很差。
你肯定需要增加一个市电陷波滤波器。
A:上周采购了一块50Hz陷波器,接在Sin后面,但是会引入新的问题,所以放弃了这个想法。

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-28 13:20 | 只看该作者
fzyuan 发表于 2018-5-28 11:16
参见20楼。
运放输出端直接并联较大的电容,容易振荡。

请忽略这个问题,让我们来讨论重点

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gx_huang| | 2018-5-29 08:57 | 只看该作者
sias新哥 发表于 2018-5-28 13:18
逐条回复:
1、PWM到S_OUT,感觉是画蛇添足,GPIO直接驱动,和二级运放跟随串10K电阻,有区别吗?
A:一 ...

如果是静电问题,运放也会有这个问题的,GPIO加TVS,再串10K,一样可靠。
4KHz的信号,50Hz的干扰,还是需要在电路上串入多级有源带通滤波,50Hz的信号幅度还是挺大的。
你在SIN后面接50Hz陷波器,如果不是无源的陷波器,处理不当,应该会影响第一次的阻抗特性和放大倍数。
第一级放大倍数应该是(R20+R21)/(R28+皮肤电阻)。
我感觉,去掉输出缓冲,增加输入带通滤波,一个LM324基本够了。

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-29 16:16 | 只看该作者
感谢大家的热情帮助,已找到问题,电源适配器的问题,更换电源适配器后,问题解决,另外附上有问题的电源适配器淘宝链接
https://detail.tmall.com/item.htm?id=45210186301&spm=a1z09.2.0.0.61752e8dtdK6vP&_u=tou31hsc412

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xiaxingxing| | 2018-5-29 21:38 | 只看该作者
fzyuan 发表于 2018-5-25 17:42
出问题时应该的,U4D的输出端不应该并联100nF电容的,犯忌。
如果PWM是MCU端口出来,那么到S_OUT之后,信 ...

“如果PWM是MCU端口出来,那么到S_OUT之后,信号质量差了很多很多”  你好,为什么会差了很多啊,跟随器不是可以进行阻抗变换吗???请指导,谢谢!

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fzyuan| | 2018-5-30 11:50 | 只看该作者
xiaxingxing 发表于 2018-5-29 21:38
“如果PWM是MCU端口出来,那么到S_OUT之后,信号质量差了很多很多”  你好,为什么会差了很多啊,跟随器不 ...

幅度变小了,因为所用运放不是R-R输出的。
边沿不陡了,因为所用运放的输出压摆率跟MCU端口相比,差了好几个数量级。

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33
feiban001| | 2018-5-30 12:10 | 只看该作者
sias新哥 发表于 2018-5-29 16:16
感谢大家的热情帮助,已找到问题,电源适配器的问题,更换电源适配器后,问题解决,另外附上有问题的电源适 ...

一群专家bibibi半天没有解决问题,结果被一个电源适配器打败,很打脸的感觉

个人的想法:给系统增加一个交流接地(大地),电源线必须是3pin的, 处理的好,才是解决之道。 当然,适配器的品质依然要重视。 EMC太差的适配器永远是个坑

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-30 13:42 | 只看该作者
feiban001 发表于 2018-5-30 12:10
一群专家bibibi半天没有解决问题,结果被一个电源适配器打败,很打脸的感觉

个人的想法:给系统 ...

正解

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sias新哥|  楼主 | 2018-5-30 17:16 | 只看该作者
皈依 发表于 2018-5-28 09:03
示波器表笔有电容 滤波了

此说法错误,真实原因是示波器接地脚是与大地相连的

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xiaxingxing| | 2018-5-30 21:18 | 只看该作者
fzyuan 发表于 2018-5-30 11:50
幅度变小了,因为所用运放不是R-R输出的。
边沿不陡了,因为所用运放的输出压摆率跟MCU端口相比,差了好 ...

讲的很清楚,了解了,谢谢!

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皈依| | 2018-5-31 09:11 | 只看该作者
本帖最后由 皈依 于 2018-5-31 09:15 编辑
sias新哥 发表于 2018-5-30 17:16
此说法错误,真实原因是示波器接地脚是与大地相连的

~~~~

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steelen| | 2018-5-31 11:14 | 只看该作者
这个问题是设计问题
主要是浮空的问题
接上地线就好了

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dw0712| | 2018-6-7 10:19 | 只看该作者
输入信号与地有工模干扰

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40
sias新哥|  楼主 | 2018-6-7 16:00 | 只看该作者
dw0712 发表于 2018-6-7 10:19
输入信号与地有工模干扰

适配器不接大地的情况下有没有办法解决?

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