求助：STM8S103F2的AD采样值偏小

只看该作者 · 2010-5-4 10:04

本帖最后由 kyoko 于 2010-5-4 10:21 编辑

STM8S103F2，用于采样电流。电流采样电阻为50毫欧，通过1K及104简单滤波后输入至芯片的AD口。采样电阻上的电压大约在10~50mV，芯片工作于5.0v，16MHz内部振荡。
调试过程中，发现，芯片采样出来的AD结果比实际值偏小1~2个AD字，请问有什么解决办法。
AD采样模块程序如下：

uint16 GetADResult(void)
{
   uint16 result = 0;
   uint8    i = 0;

   ADC_CSR = 0x00;          // 选择AD转换通道
   ADC_CR1 = 0x62;          //  设置AD转换时钟1/12，连续转换模式
   ADC_CR2 = 0x08;          // 设置数据为右对齐
   ADC_CR3 = 0x00;          // 不使用数据缓冲
   ADC_CR1 |= 0x01;       // 打开AD模块电源
   Delay(200);                   // 延时至少100uS，用于等待采样保持电容充电至稳定
   ADC_CR1 |= 0x01;       // 启动AD转换

   for(i = 0; i < 16; i++)
{
      ADC_CSR &= 0x7F;
      while(!(ADC_CSR & 0x80)); // 等待AD转换完成
      result += ADC_DRH * 256 + ADC_DRL;
   }
   ADC_CR1 &= 0xFE;
   return result >>4;
}

转换的结果比理论值偏小，但很稳定。请问是否有改善的空间？由于我的系统电流动态范围比较大，不能增大电流采样电阻值，也不能降低芯片工作电源电压。
PCB板以前是采用Microchip以及台系的芯片，只更改了对应的芯片封装，布板上应该没什么问题。滤波电容紧靠芯片引脚
谢谢

1万 · 2010-5-4 10:27

1）请看看数据手册上标明的误差，是否你得到的结果在此误差范围内？
2）请尝试更换系统中其它器件，比如采样电阻，借以确定不是由于其它器件的误差而导致的偏差。
3）芯片采样出来的AD结果比实际值偏小1~2个AD字，这个结论的参照值是如何得到？即所谓的"理论值"是否准确。

只看该作者 · 2010-5-4 10:45

感谢版主的回复
1、已查看过数据手册，此偏差的确是在器件的偏差范围内。（数据手册标明的误差为：1.6~3.5LSB @fADC=2MHz）
2、器件误差引起的问题可以排除，见3
3、以50mV为例，先采用万用表测量采样电阻上电压为50mV，芯片工作电源为4.99v，那么理论值应该是：50/4990*1023= 10.25，但是调试过程中，观察AD转换出来的结果为7~8之间，比理论值偏小。

如果按器件的误差来看，的确是正常的。但，由于之前所使用的其它芯片看，一般实际误差都在+/-1LSB之间（数据手册通常标称的也在3LSB）。因此，想看看是否有其它改善的可能。

附：以前用的台系芯片，标称误差也是3LSB，但转换结果偏差一般也在1LSB内。并经过大量量产验证（3kk/y）。

我想这些芯片的AD模块都是采用逐次比较的方式，应该特性差异不会太大吧。由于第一次使用ST的芯片，对芯片特性不了解，故寻求帮助。
再次感谢

只看该作者 · 2010-5-4 15:12

重新仔细测试了一下，发现是AD的零点失调引起的。
在4.99v电压供电下，当输入的模拟电压<30mV时，采样出来的AD结果均为零。而理论上应该是30*1023/4990=6
目前还不清楚是什么原因引起的，寻求帮助，谢谢

只看该作者 · 2010-5-4 20:34

AD的精度有这么高吗，6mV？

只看该作者 · 2010-5-4 20:58

精度肯定是有的，就是这个6mv如何读出

1万 · 2010-5-4 21:10

请把电路图贴出来。

只看该作者 · 2010-5-5 11:45

输入经过运放了？， Rain 的阻值最大1.2K

只看该作者 · 2010-5-5 15:08

本帖最后由 kyoko 于 2010-5-5 15:10 编辑

电路比较简单，如图

通过调节稳压电源的值，改变采样电阻上的电压值。并用万用表读数。
今天再测试时，更改系统分频，调节MCU时钟为2MHz，外设时钟为16MHz时，偏差值为3。
当输入电压低于18mV时，所读到的数据均为0，超过20mV以后，可读到AD结果，但均比理论值小3~4
如果MCU时钟也为16MHz，在30mV以下读到的数据均为0，超过30mV，结果比理论值小5~6
由于AD转换过程中，已设置了相应的延时，不清楚为什么更改MCU时钟会影响到AD转换结果。AD转换时钟设置为分频10或16都一样

再次感谢各位的帮忙

1万 · 2010-5-5 15:26

本帖最后由香水城于 2010-5-5 15:29 编辑

ADC时钟的设置是多少MHz？

16MHz/12 ？？

1万 · 2010-5-5 15:30

请把C1去掉试试看。

只看该作者 · 2010-5-5 15:31

外设时钟为16MHz，分别设置ADC时钟分频为1/8, 1/10, 1/12, 1/18均是一样的结果
数据手册给出来的ADC时钟范围是1~6MHz

只看该作者 · 2010-5-5 15:39

感谢版主的回复，去掉后，有改善了一些，但是在<16mV以下，转换结果仍然为0

只看该作者 · 2010-5-5 16:40

本帖最后由 kyoko 于 2010-5-5 17:18 编辑

分别更改了CPU时钟，以及ADC的时钟，测试结果如下：
ADC转换结果采用64次转换累加的方式
随着CPU时钟降低，AD转换结果变大（设置ADC时，延时采用Delay(2000)是足够的）

现在有两个疑惑：
1、为什么CPU时钟下降会影响到ADC转换结果？
2、为什么在AD输入口上，不能加那个滤波电容？

1万 · 2010-5-5 18:43

ADC的基本工作原理是使用输入电压对内部电容充电，当内部电容的压降与外部电压相同时，则可以开始进行转换。

CPU时钟下降意味着ADC的时钟频率下降，只要不超出规定的范围，基本上不会对ADC转换结果有太大的影响。

在AD输入口上加那个滤波电容，将会影响对内部电容的充电，所以会影响测量结果。

1万 · 2010-5-5 18:47

看了一下你的程序，下面这句有问题：
      result += ADC_DRH * 256 + ADC_DRL;

因为你选择的是“数据为右对齐”，按照要求应该先读ADC_DRL，再读ADC_DRH；但是你这样写，不知道编译器会如何生成代码，请最好改成这样：
      result = ADC_DRL;
      result |= ADC_DRH * 256;

这样可以保证读出顺序肯定是正确的。

只看该作者 · 2010-5-6 10:28

本帖最后由 kyoko 于 2010-5-6 10:30 编辑

昨天发的图表，Fadc计算有识，Fadc只与Fmaster有关，与Fcpu无关，如附件，橙色区域表示Fadc符合数据手册规定值（1~6MHz），至于ADC_DR的读出顺序，调整后结果是一样的。

1、CPU时钟变化，其实并不影响AD的时钟，但从测试的结果上看，随着CPU时钟的下降，AD转换结果变大，并接近于理论值。
2、至于AD输入引脚的电容，我认为并不会影响ADC内部电容的充电。由于外部的电容远大于ADC内部的保持电容，在ADC未开始工作前，外部电容C1已充电至稳定。在ADC工作时，外部电容可以对内部ADC的保持电容进行充电，从而降低对外部电压源的内阻要求。特别是当外部模拟电压远高于AD参考电压时，通常采用电阻直接分压的方式，如果不加外部电容C1，分压电阻阻值就不能太大，从而增加了额外的电流消耗。
如下图：

只看该作者 · 2010-5-6 10:34

本帖最后由 kyoko 于 2010-5-6 10:35 编辑

数据手册上有一段关于ADC部份的描述：

个人感觉，描述中的CAIN，应该是Cadc吧

1万 · 2010-5-6 10:47

在更改CPU频率时，下面的Delay()函数是否也做了相应的修改？

   ADC_CR1 |= 0x01;       // 打开AD模块电源
   Delay(200);                   // 延时至少100uS，用于等待采样保持电容充电至稳定
   ADC_CR1 |= 0x01;       // 启动AD转换

只看该作者 · 2010-5-6 11:32

测试的时候，我全部更改为Delay(2000);

void Delay(uint16 times)
{
while(times--);
}

此延时在数据手册里面是7uS，我在更改CPU时钟是倒没有再更改延值，统一采用Delay(2000);时间应该是足够长的，这个时间应该不会影响AD转换结果吧？

求助：STM8S103F2的AD采样值偏小

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