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我目前正在尝试将一个电路组合在一起、以测量0-1V 范围内的电压、如下图所示(为手工绘制而道歉)。 电压由 LED 上的灯(直接连接到 A0和 A1、如图所示)生成。 通信和电源由 Raspberry Pi 处理。
为了测试工作原理、我将直流电源的电压直接连接到 A0和 A1、但结果非常意外。 将 ADC 设置为860SPS 时、我偶尔会得到我输入的电压(在下图中标记为 Vref)、但测量电压中存在通摆：
降低 SPS 仅通过平均来降低噪声、因此测量的电压越来越远地偏离 Vref (此处为128SPS)：
我想知道这种行为的原因是什么？ ADC 是否可能损坏(例如、在焊接电路板时过热)？ 或者、这是否有更深层的原因、例如、由于 A0或 A1都未连接到 Pi 的接地层、因此存在悬空接地？
我要预先感谢你们的任何帮助。
谢谢 Joseph。 我实际上遇到了另一个问题。 根据您的帮助、该电路现在如下所示、我在其中连接了 LED 而不是电源：
当 LED 上的光线下降时、会在 A0和 A1之间产生电压差、该电压差作为差分测量进行测量。 但是、我有两个问题。 第一、LED 似乎比电源噪声大得多、并且该噪声肯定具有明确的频率。 测量结果如下所示、在我看来、这就像一个别名采样的正弦信号：
此外、非常奇怪的是、当我更改 ADC 上的增益时、ADC 输出不会按预期变化。 从增益1变为增益2时、ADC 值只会增加20-30%左右。
噪声的频率结构似乎太高、以至于噪声不是50/60Hz。 上述数据是在单次测量之间以860SPS 和0.005s 的速率在单次模式下重复采样获得的、因此理论上类似于200Hz。 我想知道它是否像二极管内部的杂散电容那样设置某种谐振？
是否有任何关于如何改进电路或 ADC 增益为何无法按预期工作的想法？
e2e.ti.com/.../data_5F00_06012020.xlsx
请查找所附数据。
我认为您对由电路板阻抗确定的电压完全正确、这正是导致增益问题的原因。 按照本应用手册： 
我能够按照以下方式对电路进行布线：
这样做时、增益按预期工作、但噪声仍然存在。 我正在使用一些 python 代码从 ADS 收集数据，并向每个数据点添加了时间戳，以尝试查看*真的*获取数据的速度，包括程序开销。 在我的当前代码中、它似乎略低于100Hz (代码在样本之间等待0.005s、因此程序开销中大约还有0.005s)。 带时间戳的数据是附加文件中的数据。 我不认为这是室内照明灯或任何其他环境因素(除了提供给 ADC 的电源或接地波动之外)。 我关闭了灯、并将包括探测器在内的整个电路放入一个暗盒中、读数没有变化。
再次感谢您的帮助、感谢您的任何建议。
Zachary、
我仍然不确定您是否正确设置了电路。 通过跟踪您的最后一个基本原理图、您可以看到如下所示：
在这里、您似乎是对4.7MOhm 电阻器使用单端测量。 您是否有足够的电流偏置光电二极管、您期望哪种电压？ 您应该看到流经二极管的电流是多少？ 在原理图中、偏置电流看起来太低。
我本以为这种电路会有更多电流可能流过二极管：
但仍有几个问题需要检查。 首先、我要确保传感器、ADC 和微控制器之间的接地相同。 此外、我还会进行替代测量、在这里您测量电源或分压器、只是为了确保 ADC 测量正确。 使用分压器、该分压器使用欧姆值的电阻器、而不是 MOHms。 然后为二极管提供最终偏置。 同样、我不确定您是否正确设置了电阻器/二极管偏置。
吴约瑟
