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uC的ADC,要如何量測正弦波?

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版主: charlesliao

uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週四 10月 22, 2015 4:47 pm

之前幾位前輩幫我的方波轉正弦已經實做出來了

用555+兩級帶通做出正負5V的正弦波,頻率10Khz

這個訊號會串一個未知電阻與一個固定電阻,分壓後取固定電阻上的電壓值給ADC在用UART傳送出去

但目前遇到的問題是,量測正弦波要怎麼抓值會比較好? 沒辦法知道量到的是雜訊還是甚麼的

用峰值電路需要電容與二極體會有0.3~0.7壓降,量測會不準...

不知道用程式能不能濾波?
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週四 10月 22, 2015 8:48 pm

怎麼又挑簡單的做,不是應該這樣嗎? :D
如何簡單的量測出導電度?

有什麼不妥,還是要抓正弦波的波形?
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週四 10月 22, 2015 9:33 pm

阿對不起忘記那篇了,之前還在搞產生正弦波..

轉阻放大的意思就是普通的放大器嗎?
轉成電流形式的輸入我就不知該如何接了..
是怕分壓後的電流沒辦法驅動嗎?

精密半波整流用一顆二極體跟兩顆的差別在哪呢?

謝謝xaudio前輩!
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週四 10月 22, 2015 10:24 pm

電阻分壓會引入非線性,誤差只有大小的分別,後面還要函數補償,時間很多可參考一下:
Thermocouple、PRT、NTC 片段線性化係數產生器

轉阻放大器不是一般的電壓放大器,電流輸入,電壓輸出,V / I = R,歐姆定律有學過吧!
輸入阻抗、輸出阻抗均為 0。

精密半波整流都是兩顆二極體,你在哪裡看到一顆二極體就會動的? :shock:

設計時注意 AC 信號準位最好在 1.0Vpeak 以下,以免 SR 不夠,要放大轉成直流後再放大。
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週四 10月 22, 2015 11:37 pm

實做上要用Transimpedance_amplifier
的圖2,用光電二極體嗎?
還是說設計一個非反向令R1=0即可?

對類比電路實在沒甚麼概念..
可不可以請xaudio前輩畫個示意圖?

+-5V正弦波送進液體直接當做電阻變成R1,再跟Rf做放大?

從來沒用過轉阻放大器...
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週五 10月 23, 2015 12:24 am

量電流不需要光電二極體,看 WIKI 這張圖啦!

TIA_Incremental.svg.png

電流由 OPA 反相輸入灌進去就可以了,因為虛擬接地,輸入阻抗是 0。
轉阻放大器要特別注意穩定性,Ci 是訊源雜散電容,這個一定存在會使 OPA 不穩定。
Cf 用作頻率補償,實驗求解。
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週五 10月 23, 2015 12:55 am

啊!!!

我似乎搞錯讓前輩您誤會我是電流輸入了...

前面就是+-5V正弦波

prob是探針直接進入液體當做一個未知電阻,EC得到一個分壓後的正弦波

然後再整流成直流送進uC

之後程式裡用標準液做校正

這樣是可行的嗎?
附加檔案
aaf.jpg
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週五 10月 23, 2015 1:18 am

我覺得你的規劃有點奇怪,似乎是某些關鍵部分還沒想通。

R9 最終目的是要檢測 Probe 的電阻,沒錯吧!
為什麼是 1K 不用 10K?100Ω 也可以吧!10Ω、1Ω 也可以檢測 Probe 的電阻吧!
如果 0Ω 也能檢測 Probe 的電阻,最終目的不是相同嗎?
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週五 10月 23, 2015 2:19 pm

正弦波訊源加上液體電阻可以等效成電流源並液體電阻

所以直接在這後面加上IV轉換?

增益可以做成<1嗎? 因為輸入正弦波是+-5V對uC來說太大

Rf相對於液體電阻就知道增益,輸出經過精密整流就知道直流平均值,

知道增益知道直流就可推回液體電阻

這樣是可行的嗎
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週五 10月 23, 2015 3:02 pm

對呀!驅動電源是固定的電壓 V,Probe 是未知的電阻 R。
R = V / I,電阻和電流的關係是完全線性,懂歐姆定律就能直接、準確的測定 Probe 電阻。

原來的規劃沒事加了一個和功能無關的變數 R9,電壓 V 就不再固定了,癥結一目了然。
為什麼是 1K 不用 10K、100K、1M ...?這表示你也知道有非線性的影響,但 1K 夠低了嗎?
無阻勝有阻,最佳解只有一個,就是 0Ω!

增益不是問題,別忘了輸入不是電壓,單位不一樣。
設定最大輸出 1V,除最大輸入電流等於 Rf,歐姆定律就夠用了。
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週五 10月 23, 2015 11:50 pm

阿! 把電路畫出來就了解了,原來是最基本的OP計算方法.....

目前我要先去確定液體電阻的範圍,才能知道最大電流

最後會得到一個小於1的正弦波且與液體電阻是線性關係,

經過精密整流濾波剩下平均值的純直流送進uC。

真的非常感謝xaudio耐心的指導!!!!
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週六 10月 24, 2015 1:59 pm

用multisim模擬成功了

只是在精密整流那邊,在Rf並電容波形變很奇怪,

我改成並10uF在輸出對地,電阻範圍從80Ohm~5kOhmm,直流電壓從1.1V到16mV

接下來就是量標準液電壓寫到程式裡做線性內插了!!

再次感謝xaudio大!
stu80409
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週六 10月 24, 2015 4:27 pm

在 Rf 並聯 Cf 的作法出自一本古書:

運算放大器電路設計手冊 ... 周錦惠 編著 ... 開發圖書

我不太確定以前有沒有如此設計過 (記得有),書上是這樣寫沒錯,為求證我也作了模擬。
模擬結果和你一樣,波形的確很奇怪! :?

既然有疑慮就不必鑽牛角尖了,繞道而行,能做出來即可。
你目前的改法負載為一個大電容,不是平均值,OPA 輸出很容易達到限流,最好不要這樣設計。

建議的改法:
整流極性改成負半週,後面加一個反相放大器,順便放大信號至 ADC 準位。
Cf 並聯在放大器的 Rf 之上,儘量使用高值電阻和薄膜電容,需要的零件數不會增加。
xaudio
 
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章stu80409 發表於 週六 10月 24, 2015 8:27 pm

我用的uC是5V,ADC-10bits,解析度約5mV

模擬測試結果反向放大器,Rin = 10k與Rf = 130k,Rf並連10nF電容

電阻範圍80~5k,電壓輸出4.5V~78mV,漣波還算平滑..

我先把電路圖畫完傳上來好了

接下來直接用標準液測量就OK了嗎?
附加檔案
aaf.jpg
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Re: uC的ADC,要如何量測正弦波?

文章xaudio 發表於 週六 10月 24, 2015 10:18 pm

R10 省略不需要,U4A 非反相沒接地,沒用到的 U4B 做成 GND 的電壓隨耦,或放在帶通之前設定準位。

架構應該沒問題了,希望你一次成功啦! :D
xaudio
 
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