Filtro Anti-Aliasing para aquisição de sinais

[Electric Effects]

Bom dia pessoal! Gostaria de algumas dicas sobre uma placa de aquisição que eu tenho usado e que precisaria de algumas melhorias. Eu a uso para aquisicionar tensão da rede elétrica por exemplo e passar para o ADC de um micro-controlador. Ela é um filtro anti-aliasing de 4ª ordem (Multi Feedback Filter do tipo Bessel).

Vou enumerar os problemas atuais da placa:

1 - Primeiramente eu ajusto o offset dele para 1.5V na saída do circuito sem sinal aplicado a entrada, quando isso ocorre, a tensão no pino 5 do IC2B é de 0.75V, teoricamente eu pensava que a tensão nesse pino seria de 1.5V também. Mas o problema mesmo é quando o sinal de entrada produz uma saída de máxima excursão (0-3V), nesse caso o nível de offset cai em alguns mV, algo em torno de 200mV não me lembro. Ai que vem o segundo problema.

2 - O sistema de proteção que eu criei para limitar e tensão de saída e não queimar o ADC se mostrou ineficiente. O diodo zener começa a distorcer o sinal com uma amplitude máxima de 2,8V na saída - a tensão da rede já começa a criar uma leve distorção -, e por essa distorção, creio eu que o zener já começa a conduzir e abaixar o nível de offset também. Obs.: Eu ainda não testei retirar o zener para verificar se a distorção para.

São esses meus maiores problemas com esse esquema, apesar de ainda não ter feito outros testes com a placa, gostaria de saber algumas sugestões de melhoria.

Abraços.

Esquema disposto abaixo.
https://drive.google.com/file/d/1BX07xU7xJTmbLVodEyrUGmRO8eQ2dV3t/view?usp=sharing

[A.Sim]

Olá.

Seu problema é o zener de 3,3 V. Zeners abaixo de 7,5 V não têm um joelho bem definido na região de polarização reversa, assim, não devem ser usados na função pretendida pelo colega.

Zeners de tensão abaixo de 7,5 V têm o joelho tão mal definido que praticamente não servem para a maioria das aplicações que demandam certa precisão, e essa característica piora com a redução da tensão zener. Por essa razão, sugiro substituir o Z2 ( credo, o coitadinho ainda tem uma corrente de polarização mínima proporcionada por R12...) por um TL431.

Para quê IC1A ? A impedância vista do sensor Hall ( ~50 ... 150 ohms ) não é baixa o suficiente ? ? ?

[Electric Effects]

Eu estava pensando em usar esse regulador TL431 mesmo. Sobre o sinal saturar pela ação do D1 na saída, há outro método de limitador de tensão mais eficaz para não danificar a entrada do MCU?

Eu optei por usar um buffer para isolar o circuito do filtro e tinha uma parte do AO sobrando, as impedâncias de entrada dele variam na faixa de 15k para a resposta do tipo Bessel. Estou usando o programa Filter Desktop Pro da Texas Instruments para gerar os valores para o filtro.

[xformer]

... há outro método de limitador de tensão mais eficaz para não danificar a entrada do MCU?

Veja na datasheet do microcontrolador se já não existe essa proteção na entrada. Normalmente são dois diodos ligados ao +Vdd e ao -Vss que desviam e clipam o sinal de entrada se ele ultrapassar os limites (nos PICs e ATMEGAs já tem essa proteção).

[A.Sim]

Olá.

Quanto menor o número de amplificadores no percurso do sinal, melhor o desempenho em termos de ruído e deriva térmica. Na minha opinião, a presença de IC1A não se justifica e ele deve ser removido. A propósito, o TL072 é um excelente amplificador, mas o seu circuito iria se beneficiar de um operacional mais moderno e com melhores características de deriva térmica.

Quanto à proteção da entrada do ADC, melhor deixar por conta dos diodos internos de proteção, como o Xformer mostrou. Apenas acrescente um resistor em série com o pino de entrada, para limitar a corrente que irá fluir quando o sinal excursionar fora da faixa recomendada pelo fabricante ( abaixo de zero, ou acima de 3,3 V, mais a queda do diodo interno ). Um valor que se poderia propor é entre 2,2 k e 10 k.

Não use "aquisicionar", use "adquirir". Tradução direta e simples de "acquire".

[Electric Effects]

No datasheet do DSP F28379D ele mostra só o diagrama de blocos do ADC, não está bem explicito se há ou não os limitadores. Só mencionam que +0.3V acima dos 3.3V já causa mal funcionamento do ADC.

Estou usando o NE5532.

Para minha aplicação, não posso colocar um resistor maior que 100 Ohms na entrada do DSP, aferaria a constante do S/H do meu ADC (já estou amostrando em 100kHz.)

 

[xformer]

Provavelmente a entrada do DSP tem os diodos de proteção.  Mas em todo caso, se quiser ter a proteção externa pra assegurar, use dois diodos schottky que tem tensão direta para  baixas correntes na faixa dos 300mV, do mesmo jeito como nos desenhos que postei.

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