AD过采样提高采样精度

只看该作者 · 2023-5-30 23:54

过采样技术是一种以牺牲采样速度来提高ADC分辨率的技术。如果STM32的12位AD，每秒采集10个数据，即采样率为：10/秒。根据过采样技术，每提高1位ADC分辨率，需要增加4倍的采样率。从12位AD提高到14位AD，一共提高了2位，所以需要把采样率提高2 * 2 * 2 * 2 = 16倍。原来在100mS之内只采集一个数据，现在需要在100mS之内采集16个数据了。然后，我们把这16个数据累加，再把累加值右移2位，这样就得到STM32过采样之后的14位ADC。

需要注意的是，过采样技术会限制输入信号的频率。根据采样定律，采样率最少是输入信号的2倍才能将信号还原。当需要提高n位的ADC分辨率时，采样率又得提高4*n倍。STM32的12位ADC的最高采样率为1MHz，如果要达到14位的ADC分辨率，那么输入信号的频率就不能超过：1M/2/15 = 31.25KHz。

最后提醒：分辨率的提升到14位并不是精度也能提升14位。我自己试过提升到16位的分辨率，但是精度大概只有13、14位的样子。

只看该作者 · 2023-5-30 23:54

STM32的精度不可能提高的太多，要提高只能在分辨率上想办法，提高分辨率间接提高精度，但是这是由一个度的，跟你的要采样的外部信号的频率、CPU的处理速度等等都是有关系的。过采样只能提高分辨率，精度不是随便可以提高的。要不然0832不就能替代所有的AD芯片了。

精度通常是指准确度。指测量值与实际值的差异性。影响精度的因素很多。如分辨力，线性度等。

分辨率可以通过分辨力来理解。8bit的分辨力为1/256，10bit时为1/1024，但实际还要通过量程转换成具体的值，不能没有量纲或单位（量纲与单位是不同的概念）。

分辨率通常用百分比来表示，而分辨力则用绝对值来表示。“5/256 =0.01953125V”指的是分辨力而不是分辨率。而这样的分辨能力仅仅是指理论能力而不是实际能力。因为实际能力还要包括非线性因素引起“干扰”。

总结：分辨率容易提升到24位，但是精度能到24位的要求就很高了。市面上的16、24位AD转换芯片一般指的是分辨率，而不是精度。

只看该作者 · 2023-5-30 23:54

STM32的ADC如果要使用在精度要求高的地方，如3级电子称、精准计量仪表的话，STM32就比较勉强了。建议换外置的ADC。

到底怎样使用过采样法来提高AD采样精度？以下的思路使用于任何单片机：

比如设个定时器每个10us触发下STM32的ADC的采用，采到256个后将256个数据累加求和，如果当12位ADC用就除以256,13位用除以128,14位用除以64,15位用除以32,16位用除以16。得到结果后存放缓冲区中，再增加一段软件滤波程序就OK了！

只看该作者 · 2023-5-30 23:55

例如下面这段程序：

#define VccTmpAdcVal 16384//14位ADC

VREF_VAL=VccVal*ADC_FilterChannel[inrefv]/VccTmpAdcVal ; //内部参考电压对应的电压值 VREF_VAL=3.3*内部基准电压的十六进制ADC值/16384

只看该作者 · 2023-5-30 23:55

例如下面这段程序：

#define VccTmpAdcVal 16384//14位ADC

VREF_VAL=VccVal*ADC_FilterChannel[inrefv]/VccTmpAdcVal ; //内部参考电压对应的电压值 VREF_VAL=3.3*内部基准电压的十六进制ADC值/16384