Posición del divisor de voltaje en relación con el voltaje medido y la entrada analógica

La pregunta es simple, pero la respuesta tiene que ver con los detalles y sus ramificaciones.

La mejor ubicación del divisor de voltaje en relación con el conector de entrada y el ADC no solo depende de la señal, sino también del resto del diseño de la placa y, posiblemente, de la fuente de la señal y la naturaleza del cable desde esta hasta el conector de entrada de la placa.

Iba a pedirle todos estos detalles, pero creo que voy a repasar algunos de los más comunes que sé que marcarán la diferencia, para que tenga una idea de cómo determinar la ubicación de las piezas usted mismo. Esta no es una lista exhaustiva : estoy omitiendo los efectos térmicos, la posibilidad de microfónicos, cualquier cosa que no se me ocurra en este momento, etc. Pero creo que estos cuatro puntos son un resumen de las cosas más comunes que necesita pensar en.

• Si la señal varía lentamente, y si la placa en sí y el entorno en el que se encuentra son eléctricamente silenciosos (es decir, no hay voltajes ni corrientes altos), entonces no importa.
• Si la señal tiene componentes de alta frecuencia, ya sea porque es RF o porque tiene eventos (es decir, pulsos) con bordes afilados, entonces el cable de la fuente a la placa es una línea de transmisión que desea hacer coincidir con su divisor para evitar reflejos. en ese cable, y si la distancia desde su conector a su ADC es mayor que aproximadamente$\frac{1}{10}^{th}$la longitud de onda del componente de frecuencia más alta de su señal, entonces también desea igualar la impedancia de esa ruta. Esto puede requerir tres o más resistencias para hacer toda la coincidencia de impedancia correctamente, y es posible que desee o no una o dos de ellas en el ADC y una o dos de ellas en el conector.
• Si la placa en sí tiene mucho ruido eléctrico que podría acoplarse capacitivamente a la señal (es decir, mucha variación de voltaje) después del divisor de voltaje, desea alejar ese rastro de las partes ruidosas de la placa y puede reducir la cantidad de acoplamiento haciendo R2 pequeño. Si hay ruido en cualquier parte del sistema que pueda acoplarse y solo le importan los componentes de baja frecuencia de la señal, es posible que desee colocar un condensador en paralelo con R2 para formar un filtro de paso bajo.
• Si la placa tiene mucho ruido eléctrico que podría acoplarse magnéticamente a la señal (es decir, mucha variación de corriente), entonces querrá alejar ese rastro de las partes ruidosas de la placa. Probablemente se obtenga alguna ganancia al aumentar R2 en este caso, pero eso sería difícil de cuantificar. Si solo le importan los componentes de baja frecuencia de la señal, un condensador justo en el ADC ayudaría aquí.

La conclusión es que si está acostumbrado a pensar en los circuitos electrónicos como pequeños componentes ideales con líneas que mágicamente tienen el mismo potencial en toda su longitud y nunca captan corrientes perdidas de los campos magnéticos, entonces la nota que debe darse. cuando comienzas a diseñar tableros es "Bienvenido al mundo real, no te dejes comer por un monstruo".

Si está midiendo voltajes de CC, entonces no importa tanto, pero agregaría un condensador (tal vez 10 nF) en paralelo con R2 y cerca del dispositivo de medición ADC. Bastantes ADC requieren una impedancia de CA bastante baja en sus entradas para garantizar que los circuitos internos de muestra y retención funcionen de manera efectiva y precisa. Esto se aplica a los ADC internos de un microprocesador, así como a algunos ADC separados.

Además, el capacitor puede ser útil si hay mucho voltaje ondulado en la salida del regulador. Aquí, estoy pensando particularmente en reguladores de modo de conmutación en lugar de reguladores lineales.

Un par de centímetros no es tan lejos, pero realmente también depende de las impedancias, por lo que si son resistencias de 100 ohmios o resistencias de 100 kiloohmios, hay mucha más diferencia, lo que también depende de las impedancias que requiere la entrada del ADC para un mejor funcionamiento.

En un caso general, sería mejor mantener L1 lo más pequeño posible.