ADC采集低通滤波问题

只看该作者 · 2019-10-11 09:22

本帖最后由枫易木于 2019-10-11 09:26 编辑

我用ADC采集0-10V直流电压，然后经过一个电压跟随器，电压跟随器后面紧接着一个一阶低通滤波，低通滤波后紧接着ADC芯片。有大神指导着低通滤波的值怎么选吗？有参考的文档吗？Q请忽略图中文字，新手询问。

只看该作者 · 2019-10-11 09:24

有人指导吗?

1万 · 2019-10-11 09:30

枫易木发表于 2019-10-11 09:24
有人指导吗?

一般经验值无脑10k，100nf。
如果是电流信号，涉及过流保护，1k，220p

只看该作者 · 2019-10-11 09:32

叶春勇发表于 2019-10-11 09:30
一般经验值无脑10k，100nf。
如果是电流信号，涉及过流保护，1k，220p

谢谢大神，着全屏经验值吗？可是我们要求是采集电压电流自适应的电路，也就是说电压电流都用这一个通路，

1万 · 2019-10-11 09:42

枫易木发表于 2019-10-11 09:32
谢谢大神，着全屏经验值吗？可是我们要求是采集电压电流自适应的电路，也就是说电压电流都用这一个通路， ...

单片机里的，要处理高速模拟信号，我目前接触的就是过流信号（非短路保护，短路保护一般是数字方式）。
一般都是经验，然后调试下。
设计有两种，自上而下和自下而上。
自上而下的设计方法，就是方案确定，理论计算，绘制原理图，绘制pcb。这是折腾成熟的东西，就是你在行业里积累的很多年所采用的方法。为阴性。这种是某行业资深工程师。
自下而上的设计方法，就是接到方案闷比，上网查资料，确定方案，绘制原理图，绘制pcb，然后调试，调试无果，放弃，然后循环。这是你成长的过程。想避免，但是跑不掉。这种为阳性。这种是某资深工程师，进入自己不熟悉的领域或新手都是这样。

只看该作者 · 2019-10-11 09:46

叶春勇发表于 2019-10-11 09:42
单片机里的，要处理高速模拟信号，我目前接触的就是过流信号（非短路保护，短路保护一般是数字方式）。
...

好的，谢谢指点

只看该作者 · 2019-10-11 09:56

LZ 能不能晒晒 “0-10V 直流电压” 究竟是怎么样的一个信号？

如果是类似电池电压的信号，低电压检测器可能是更好的选择；
如果是 0-10V 变化很慢的的信号，那么变化的最快速度是多少呢？

另外，ADC 对信号源有什么要求？比如信号源阻抗。

设计一个电路需要知道输入和输出特性的要求，
包括电压范围、信号频率范围、阻抗……等。

只看该作者 · 2019-10-11 10:06

5V电源做的0～10V跟随器？

只看该作者 · 2019-10-11 10:11

所有不提需求就谈方案的都是耍流氓。

只看该作者 · 2019-10-11 10:13

fzyuan 发表于 2019-10-11 10:06
5V电源做的0～10V跟随器？

真细心，不好意思，我没说清楚，前面有高精度电压分压到0~5V，因为ADC输入口只能识别0~5v，我前面没说清楚。但是我的问题是低通滤波怎么选值。

只看该作者 · 2019-10-11 10:18

枫易木发表于 2019-10-11 10:13
真细心，不好意思，我没说清楚，前面有高精度电压分压到0~5V，因为ADC输入口只能识别0~5v，我前面没说清 ...

先把你的需求和工作条件讲清楚。
譬如：
允许误差？
供电形式？
ADC类型？
ADC采样率？
带宽要求？直流信号也是有带宽要求的，或者说响应。
ADC输入形式，单极性/双极性？单端/差分？是否有缓冲器？
等等。

反压到5V也不能用5V电源。

只看该作者 · 2019-10-11 10:20

fzyuan 发表于 2019-10-11 10:18
先把你的需求和工作条件讲清楚。
譬如：
允许误差？

带宽要求？直流信号也是有带宽要求的，或者说响应。你这个句话怎么说？

只看该作者 · 2019-10-11 10:27

Jack315 发表于 2019-10-11 09:56
LZ 能不能晒晒 “0-10V 直流电压” 究竟是怎么样的一个信号？

如果是类似电池电压的信号，低电压检测器可 ...

算是一个识别信号吧，输入0~10V无变化，外端接入一个电压，范围在0~10V，经过ADC，CPU能准确识别出来，

只看该作者 · 2019-10-11 11:02

枫易木发表于 2019-10-11 10:27
算是一个识别信号吧，输入0~10V无变化，外端接入一个电压，范围在0~10V，经过ADC，CPU能准确识别出来， ...

还是不明白是一个什么样的信号，只能假设了……

假设：
1. 输入信号最高频率为 Finmax =75Hz；
2. ADC 最高采样频率 Fsamplemax = 10 KHz，
则：
可以用几何平均值（大致）确定采样频率为：
Fsample = sqrt(75 * 10000) = 866 Hz
取 Fsample = 1 KHz。
低通滤波器的通带截至频率 Fcutoff >= 75Hz；
低通滤波器的阻带起始频率 Fstop <= Fsample / 2 = 500 Hz。

假设：
ADC 精度为 10-Bit，
则：
信噪比为：
SNR = 6.02 * 10 + 1.76 = 61.96 dB
取 SNR = 62 dB
低通滤波器阻带增益（衰减量）Astop <= -62 dB

《ADC SNR》供参考：

ADC SNR.pdf (76.34 KB)

只看该作者 · 2019-10-11 11:11

Jack315 发表于 2019-10-11 11:02
还是不明白是一个什么样的信号，只能假设了……

假设：

不管怎么样，谢谢大神码这么多字，你说的对于我来说是新知识，我先研究一会，不明白再询问你

只看该作者 · 2019-10-11 13:35

假设信号最高频率 75 Hz，重新计算如下：
Fsample = sqrt(75 Hz * 100 KHz) = 2738 Hz，取 10 KHz。
Fstop <= 10 KHz / 2 = 5 KHz。
SNR = 6.02 * 16 + 1.76 = 98.08 dB，取 100 dB。

低通滤波器规范：
Fpass = 100 Hz
Fstop = 2.5 KHz
Apass = 0 dB
Astop = -100 dB

然后用这些参数再滤波器设计工具里设计个低通滤波器

低通滤波器设计：

2万 · 2019-10-11 13:40

电路设计简洁至上，可以不要运放的，坚决去掉，多一个器件浪费会增加故障。
看看输入是什么信号，信号源的输出阻抗多少，如果是接近直流的低阻抗的信号，直接电阻分压滤波，效果最好了。
至于RC低通滤波，截止频率，多少频率多少的衰减，都可以计算的，如果不会计算，回去看看教科书去，这是最基本的，基本的都不知道，还做什么设计？

只看该作者 · 2019-10-11 14:01

我用的时候很多都是1K电阻和103的电容就可以，RC就是你的滤波时间常数，等于他们就认为截止了

只看该作者 · 2019-10-12 13:34

congfenglong 发表于 2019-10-11 14:01
我用的时候很多都是1K电阻和103的电容就可以，RC就是你的滤波时间常数，等于他们就认为截止了 ...

好的

只看该作者 · 2019-10-12 16:23

ADC自带的低通滤波器足够用了，不要画蛇添足。

ADC采集低通滤波问题

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