Нужен ли буфер для измерения выходного сигнала источника питания с помощью АЦП?

Буфер используется для преобразования импеданса источника в низкое значение, поэтому входной импеданс самого АЦП не оказывает существенного влияния на измеряемое напряжение.

Поскольку вы собираетесь делить напряжение на то, что может использоваться микроконтроллером через делитель напряжения, и поскольку вы захотите использовать большие резисторы для этого делителя, чтобы ограничить потери мощности, вы получите источник с высоким импедансом. Таким образом, вам необходимо буферизовать его после деления, прежде чем представлять значение в АЦП.

Вы должны на самом деле хруст цифры и посмотреть, если это необходимо или нет. Например, STM32 в описанных здесь условиях позволит получить импеданс источника 6,4 кОм, в то же время влияя на 12-разрядный АЦП менее чем на 0,5 LSB. При указанных условиях (пересчитайте расчет для ваших условий), пока ваши резисторы делителя R1 R2 таковы, что:

$R_S= \frac{R_1 R_2}{R_1+R2} \le$6.4K у вас все в порядке.

Если вы контролируете источник питания 24 В, вы можете использовать делитель в диапазоне 50–60 кОм R1 + R2, чтобы получить соотношение резисторов ~ 9: 1 и R1 | | R2 < 6,4 кОм.

Потребляемый ток составляет менее 0,5 мА при 24 В, что меньше, чем у многих операционных усилителей, и вы не получите ошибки смещения, входного синфазного диапазона или эффектов насыщения. Например, операционный усилитель с 3 мВ Vos добавит 4 LSB ошибки к STM32 по сравнению с 1/2 LSB от сопротивления источника 6,4 кОм.

1.  Voltage source > feedback ratio > Source / load Z << gain error.
  e.g. 10k/1M is 1% error. 5k/10M is 0.05% gain error, 
 If using 0.1% R's then load error can be corrected with divider values.

Другие соображения

2.  dV/dt ~ 1/3f(-3dB) where dV signal >> resolution error >  SNR reduction
3.  Aliasing effects if f-3dB > 1/2 sampling rate at lowest res. level > SNR reduction
4.   dV/dt signal attenuation if insufficient samples per dt sample interval
5.   thus sampling rate tends towards >3x f-3dB of input signal    
6.   depends on resolution and gain error budget >> SNR worst case feedback    
7.    and regulation error gain at GBW of loop if used for feedback.      

В техническом описании детали АЦП должны быть указаны характеристики или диапазон входного импеданса и, возможно, рекомендованный максимальный выходной импеданс источника. Для приблизительного ответа рассчитайте эквивалентное сопротивление Тевенина двухрезисторного делителя. Если минимальный входной импеданс АЦП в 100 раз больше, это по-прежнему будет ошибкой 1%, которая не зависит от ошибки, вызванной допусками резистора. Без дополнительной информации о вашей системе я голосую за буфер.

Решение сильно зависит от характеристик входа АЦП. Он может иметь не только низкий импеданс, но быть нелинейным и генерировать импульсы тока (например, внутренними переключаемыми конденсаторами). В таком случае термин «входное сопротивление» становится бессмысленным, и входной буфер должен выдерживать такую ​​«плохую» нагрузку.

Таким образом, хорошей идеей будет проверить данные таблицы данных на входе АЦП и следовать приведенным там рекомендациям.