查看: 2420|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

[提问] 华大MCU ADC采集问题分析 [复制链接]

白虎姐 (离线)
积分
69
帖子
8
跳转到指定楼层
楼主
发表于 2020-1-22 18:25:42 |只看该作者 |倒序浏览

从早期的8位,10位到12位ADC,现在ADC模块已经成为了单片机的标配。但是ADC使用的时候采出来的数据一定是准确的吗?其实超碰caoporn师朋友们在使用的时候如果不注意的话,得到的采样值会与实际之前存在一定的误差。这是由于SAR ADC的结构所决定的,SAR ADC的标准结构如下图:

在采样过程中开关处于闭合状态,并对采样电容进行充电。如果采样的速度过快或者输入电流过小会造成电容Csh充电不满,得到的采样值会低于实际值。电路输入为小电流时,为了保护外部电路,防止由于电容突然与自己的输出相连而对外部电路形成冲击,我们在片上集成了一个模拟缓冲器如下图方框里所示。

缓冲器更像是一个阻抗变换器,它会把自己输出端电容量的变化转化为其输入端电容量的变化。可以通过对寄存器ADC_CR0中的BUFEN位进行配置来选择是否启用缓冲器。当缓冲器打开后最大的采样速率为200sps,其它情况下的采样速率如下表:

注意不同电压与采样率的问题:2.4v以上,最大采样率是1Msps,2.4v以下,最大采样降低为500KSps, 低于2.2v,最大采样率降低为200Ksps,注意不同参考源与采样率的问题:使用内部Vref时,最大采样率为200KSPS,达不到1MSPS。

知道了模块的原理后如何提高采样的精度?

第一种方法是找到噪声源,回避这个噪声源,比如在噪声源稳定,或者消失的时候,进行采样。就像电机驱动一样,ADC不会在PWM切换时 采样信号,因为PWM切换瞬间,噪声是最大的。

第二种方法是无法回避这个噪声源,那么我们的产品是有内部累加器的,比如进行16次采样,读取累加器高12位,就是16次采样的平均值,芯片内部都已经集成这个累积,求平均的硬件算法。

第三种方法是输入端加一个电容,进行去耦以及降低噪声影响,再使用ADC进行采样。

第四种方法是细节描述,比如在采样的几个cycle时,最好MCU的IO停止翻转驱动,因为这样会影响电源噪声。 最重要的是:外部Vref的这个GPIO 在ADC采样时,必须停止翻转,因为共享一个PAD,GPIO的翻转会把噪声引入ADC的Vref。

第五种方法是细节描述,比如采样的的几个cycle时,我们可以配置采样时间,加大sample的时间,这样可以更精确的采样信号。华大单片机ADC使用时推荐如下:

ADC的典型应用如下图所示:

对于0.5LSB 采样误差精度要求的条件下,外部输入阻抗的计算公式如下:

其中F_ADC为 ADC 时钟频率,寄存器 ADC_CR0<3:2>可设定其与 PCLK 的关系,如下表:

下表为ADC 时钟频率F_ADC和 PCLK 分频比关系:

M 为采样周期个数,由寄存器ADC_CR0<13:12>设定。

下表为采样时间t_sa和 ADC 时钟频率F_ADC的关系:

下为ADC 时钟频率F_ADC和外部电阻R_AIN的关系(M=12,采样误差 0.5LSB 的条件下):

                R_AIN(KOhm)         F_ADC(KHz)

                          10                          5600

                          30                          2100

                          50                          1300

                          80                          820

                          100                        660

                          120                        550

                          150                        450

尽量减小ADC输入端口AIN_X 的寄生电容C_PARACITIC;

除了考虑R_AIN值外,如果信号源V_AIN的内阻较大时,也需要加入考虑

华大单片机-中国芯,中国梦中国人用自己的“芯”

• 如有技术与价格疑问,可以随时拨打电话或QQ咨询

• 我司有强大的技术团队,可根据您的要求进行研发设计,量身定做,客户满意是我们的最高宗旨~!

• 电话:18124577713  QQ:783592501 • 华大MCU交流QQ群: 164973950


您需要登录后才可以发表评论 登录 | 立即注册

关于我们  -  服务条款  -  使用指南  -  站点地图  -  友情链接  -  联系我们
一级黄色录像影片超碰caoporn网 © 版权所有   京ICP备16069177号 | 京公网安备11010502021702
回顶部 0