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[APM32F4]

ADC输入阻抗&电压对采样精度的影响

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Fordhs168|  楼主 | 2022-10-28 18:46 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
ADC, 输入阻抗, Vref, 采样精度, APM32F407, APM32, STM32
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2.5V  VREF基准，把MCU  VREF+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。








此文章已获得独家原创/原创奖标签，著作权归21ic所有，未经允许禁止转载。

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21小跑堂 打赏了 10.00 元 2022-10-31
理由：恭喜通过原创审核

沙发
21小跑堂| | 2022-10-29 09:32 | 只看该作者
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~

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rockingstone 2022-11-3 18:47 回复TA
不错，看看 
板凳
cooldog123pp| | 2022-10-29 18:17 | 只看该作者
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。

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地板
GlenX| | 2022-11-8 20:12 | 只看该作者
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。

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5楼
Fordhs168|  楼主 | 2022-11-24 10:24 | 只看该作者
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

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6楼
BDW杜兰特| | 2022-11-25 09:56 | 只看该作者
非常的好，受教了

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7楼
Undshing| | 2023-1-3 15:56 | 只看该作者
系统分析问题非常重要

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