ADC输入阻抗&电压对采样精度的影响
本帖最后由 Fordhs168 于 2022-10-28 18:52 编辑#技术资源# #申请原创#
[*]背景
[*]APM32F407的一个应用项目，发现ADC端口输入方波时，基准电压会随着输入方波信号跳变而上下跳变。
[*]如下图，黄色波形是监测到的基准电压Vref，绿色波形是ADC端口输入的方波信号，方波信号在0~4.5V跳变。2.5V的基准电压，会跳到2.75V。
[*]最终排查发现ADC端的输入阻抗过小导致的Vref不稳，直接影响了ADC的采样精度。
[*]改动ADC部分原理图
ADC端口输入阻抗为200Ω，VREF电压是3.3V转2.5V。
[*]猜测导致此问题可能的原因
针对这个问题，做了以下方案的排查，测试反馈的结果还是差强人意。
[*]把MCU固件刷掉，单独给ADC管脚输入一个方波，再监测vref管脚是否还会受到影响（排查跟硬件、芯片、代码相关性）
1、发现问题仍然存在，这说明跟软件配置相关性不大。
2、下载代码到开发板对比，是否是代码问题。（开发板端正常，验证了跟软件无关）
[*]排查基准芯片的影响--断开2.5VVREF基准，把MCUVREF+换到MCU3.3V供电端，看是否还会受到AD输入电压影响。
1、测试结果还是有影响，问题仍然存在。
[*]检查板子电源，外围电路的影响。
[*] 查看MCU手册，ADC部分对输入阻抗是由要求的。根据软件配置的Ts选择适配的输入阻抗。
[*]图中RAIN为输入阻抗（芯片外的电路）
[*]Radc是采样电阻，Cadc是采样电容（芯片内部电路）
[*]ADC采集时，会有电流流入，输入阻抗会产生一个压降。
[*]ADC充电常数：Tc=(Radc+Rain)xCadc，可见，Tｃ时间过长或者过短都会影响ADC采样精度。
[*]结合另一个知识点，当ADC输入电压超过基准电压，不管时间长短，都会向基准电压源注入电流，因此基准电压源一定会吸收一定量的电流，在此输入阻抗RAIN吸收了部分电流。如果输入阻抗过小，就导致能量溢出，当ADC输入电压从0V跳变到4.5V时（超过2.5V基准电压），导致基准电压源吸收电流，电压变大，产生基准电压跟随跳变。
[*]因此基准电压源可集成具有足够的驱动电流的缓冲器，也可以采用运算放大器作为缓冲器（客户电路直接是通过LDO3.3V转2.5V的基准电压，没有缓冲器）。
所以，将输入阻抗改大到10K，或者在基准电压源增加缓冲器，使用稳压源作基准电压。这样问题就解决了。
申请原创下次记得@21小跑堂噢~这样更容被看到可以及时审核滴
今天是巧合hhhhh，忽然看到，周一上班了给你审噢~ 楼主说的很详细啊，受教了，以后如果遇到类似的电路一定注意看一下输入电阻。 分析够仔细、认真，但个人认为系统分析问题非常重要，但不能轻视了基本的处理方法，例如C70\71的容量是可以提高的。PCB的GND和REF的引线更为重要。 GlenX 发表于 2022-11-8 20:12
分析够仔细、认真，但个人认为系统分析问题非常重要，但不能轻视了基本的处理方法，例如C70\71的容量是可以 ...
是的，可以试试改电容容量{:lol:} 非常的好，受教了 系统分析问题非常重要
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