使用OPA2320构建紧凑型双通道模拟前端：在MCU ADC转换前对传感器信号进行调理

许多传感器信号无法直接连接到微控制器的ADC。传感器可能输出一个幅值小、带噪声或阻抗较高的模拟信号，若直接连接至ADC，测量结果将变得不稳定或实用性降低。

本项目以OPA2320AQDGKRTW精密运算放大器为核心，设计了一个紧凑的双通道模拟前端，旨在对两个不同的传感器信号进行调理后，再传输至Arduino Uno的ADC。

第一个通道用于NTC热敏电阻温度传感器。热敏电阻与电阻构成电压分压电路，产生与温度相关的模拟电压。OPA2320用于缓冲和调理该信号，使其进入MCU ADC之前。

第二个通道采用光敏电阻(LDR)来检测环境光照的变化。其电压分压输出经由第二个放大通道处理后，再连接至另一个Arduino ADC输入端口。

基本信号路径如下：

传感器 → 电压分压器 → OPA2320 → Arduino ADC → 串口监视器

两个通道使我们能够观察到，同一款双通道运算放大器如何用于将不同类型的模拟传感器与微控制器连接。

工作原理

OPA2320AQDGKRTW 将两个独立的运算放大器通道集成在一个封装中。在本原型中，一个通道用于温度传感路径，另一个通道用于光传感路径。

Arduino Uno 会定期通过其 ADC 输入采样经过调理的模拟电压。固件将 ADC 读数转换为可用的测量值，并将结果发送到串口监视器。

在测试过程中，可以手动改变传感器的条件，例如加热 NTC 热敏电阻或调整照射到 LDR 的光照强度。这样便可观察到对应的模拟信号和 ADC 读数的变化。

我为何制作这个项目

我想构建一个简单而实用的示例，展示模拟信号调理阶段的应用，该阶段通常位于传感器与微控制器之间。

本项目并非仅将 OPA2320 作为独立组件进行演示，而是聚焦于完整的信号链，以及在设计小型传感器接口时需要关注的实际测量内容：传感器输出、模拟信号调理、ADC 读数，以及对输入条件变化的响应。

该原型还可作为其他需要缓冲、滤波或额外信号调理的低级模拟传感器接口的起点。

测试

原型将通过Arduino串行监视器监控两个传感器通道进行测试。在改变温度和环境光照条件下进行测量，以验证ADC读数是否与传感器输入一致。

将包含面包板电路的照片、OPA2320部分的特写图以及测试结果，以展示完整的硬件实现情况。

本文编译自hackster.io