Projeto de um circuito de aquisição de grandeza analógica com entrada de tensão

O sensor de saída de tensão normalmente fornece uma faixa de tensão de 0-5V ou 0-10V. Se optarmos por não usar um chip de conversão ADC externo devido a considerações de custo, mas sim amostrar o módulo ADC dentro do chip MCU, como a faixa de tensão de aquisição do ADC no STM32 é de 0-3,3V, nesse caso, precisaremos do circuito de amostragem mostrado na figura abaixo.

Na figura, R1 e R2 formam um circuito divisor de tensão resistivo, que converte a tensão de entrada, que varia de 0 a 5 V, em uma faixa de tensão de aproximadamente 0 a 3 V. O amplificador operacional seguidor de tensão rail-to-rail subsequente desempenha a função de adaptação de impedância, isolando o sensor do módulo de amostragem do ADC e reduzindo a atenuação do sinal. Para evitar danos ao circuito do módulo ADC causados ​​por sobretensão e tensão negativa, diodos de proteção são adicionados à alimentação e ao terra, respectivamente, garantindo que a tensão de entrada do módulo ADC esteja sempre dentro da faixa de -0,7 V a 3,3 V ± 0,7 V. Ao mesmo tempo, para suprimir a influência de ruídos de alta frequência, um filtro passa-baixa RC precisa ser adicionado antes da amostragem do ADC. A frequência de corte do filtro passa-baixa deve ser selecionada de acordo com a largura de banda do sinal. Por exemplo, se a largura de banda do sinal for de 100 Hz, a frequência de corte pode ser definida para 100 Hz ou ligeiramente superior, como 1 kHz. Se R2 for 1,5K e C1 for 100nF, então a frequência de corte fc será aproximadamente igual a 1KHz.

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