Filtro RC frente a los pines del puerto analógico en el microcontrolador pic

Muchas MCU toman un pulso de corriente para "cargar" la muestra interna y el circuito de retención (parte del ADC integrado). Si la resistencia en serie de la fuente de señal es demasiado alta, no cargará lo suficiente la tapa interna y habrá un error en la conversión.

Aplicar un condensador desde el pin a tierra significa que hay muchas más posibilidades de que esto funcione porque la tapa externa puede suministrar la corriente necesaria. Consulte esta publicación de SE (relacionada con la impedancia de entrada de PIC) y consulte la respuesta.

Por supuesto, esto crea un filtro de paso bajo que también es útil para suavizar.

La idea es filtrar el ruido y limitar la banda de la señal para evitar el aliasing. Por lo tanto, desea configurar la frecuencia de esquina del filtro por encima de la frecuencia de señal máxima, pero asegúrese de que no haya una señal o ruido significativo por encima de la mitad de la frecuencia de muestreo. Con un filtro de un solo polo tendrá 3dB de atenuación en la frecuencia de esquina y 20dB por década de caída de frecuencia por encima de eso. La frecuencia de esquina para un filtro RC es f = 1/(2*pi*R*C), así que elige tus componentes para no interferir con tu señal. Es posible que necesite más de un filtro de un solo polo para evitar el alias dependiendo de su contenido de frecuencia de señal y ruido.

Por supuesto, si solo está tomando una muestra de una señal que varía lentamente, como un sensor de temperatura o algo así, un filtro de un solo polo estará bien.

Dos razones:

• Impedancia
• suavizado

Impedancia: como dijo @Andy alias, su ADC tiene un pequeño condensador en el interior para proporcionar la funcionalidad de muestra y retención del ADC. Tienes que proporcionar rápidamente las cargas a ese condensador. Puede usar un búfer de baja impedancia frente al ADC. O use un capacitor que sea varias veces más grande que el del ADC.

Anti-aliasing: a menudo verá que debe asegurarse de que el contenido de frecuencia de la señal en la entrada de su ADC sea al menos la mitad de la frecuencia de muestreo (fin < fs/2). ¿Pero por qué? Debido a la teoría del procesamiento de señales. El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon decía que si desea poder muestrear su señal sin ninguna pérdida de información, entonces la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de esa frecuencia.

Está bien. ¿Pero necesito esto?

¡Buena pregunta! Dos respuestas:

No: si usa la señal que ingresa al ADC para comparar con un umbral (por ejemplo, cuando un tanque alcanza un cierto nivel). Bien. Obtuviste una muestra que decía que el tanque estaba en ese nivel, está bien. La muestra refleja la realidad. Al menos si el nivel de ruido de su señal es bajo.

Sí: si planea utilizar cualquier cálculo de procesamiento de señales. Entonces sus muestras no son solo números, representan una señal. Y esta representación coincide con la realidad solo si se verifica el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon.

Entonces depende de ti. Desea saber el voltaje en un momento determinado: el ADC le dirá esto con o sin un filtro anti-aliasing. Desea considerar su entrada como una señal y realizar cosas como el filtrado: necesita el filtro anti-aliasing.