在混合信号设计中，如何补偿中颖单片机ADC的采样开关电荷注入效应？

只看该作者 · 2025-3-24 07:50

有大佬对这方面了解吗

只看该作者 · 2025-3-24 16:29

差分采样架构
采用差分输入通道可抵消共模噪声和部分电荷注入误差。差分对的对称性设计使得电荷注入效应在两个通道中相互抵消，从而减小对测量结果的影响410。例如，通过匹配P型和N型MOS开关的尺寸（如调整宽长比），可进一步降低信号相关的电荷注入4。

CMOS开关与时钟自举技术
CMOS互补开关：使用并联的NMOS和PMOS开关，通过互补导通特性平衡电荷注入。例如，当PMOS的电荷注入方向与NMOS相反时，可部分抵消总电荷量410。

时钟自举电路：通过自举技术使开关栅极电压始终高于输入信号，保持恒定的V<sub>GS</sub>，从而消除开关电阻的非线性变化，减少电荷注入的幅值4。

抗混叠滤波器与采样保持电容设计
增大滤波电容：在ADC前端设计RC低通滤波器，选择电容值远大于ADC内部保持电容（通常为保持电容的50-100倍），以抑制电荷注入导致的电压波动。

底板采样技术：通过控制采样开关的导通顺序，使电荷注入效应主要作用于低阻抗节点（如地），而非高阻抗的采样电容，从而减少对信号的影响

只看该作者 · 2025-3-24 16:29

时序优化
合理设计开关的导通和关断时序，确保关键开关（如采样开关和保持开关）的动作顺序能抵消电荷注入。例如，在电荷放大电路中，通过延迟关断某些开关，使注入的电荷流向地或低阻抗路径，而非影响敏感节点。具体实现如下：

分阶段关断：先断开对信号影响较小的开关（如保持开关），再断开采样开关，避免电荷直接注入信号通路。

同步时序：利用单片机GPIO控制模拟开关的时序，确保在ADC采样窗口外完成电荷释放过程。

3. 软件校准与补偿
偏移校准与数字滤波
上电自校准：在系统启动时执行ADC校准流程，包括复位校准和偏移校准，以消除电荷注入导致的静态误差。例如，STM32的校准流程需先复位校准寄存器，再启动校准模式3。

动态补偿算法：通过软件记录电荷注入的规律（如与温度或信号幅度的相关性），在数字域进行实时补偿。例如，线性回归模型可校正因电荷注入引起的非线性误差1。

均值滤波与过采样
滑动平均滤波：对多次采样结果取平均，降低随机电荷注入的影响2。

过采样技术：以高于奈奎斯特频率的速率采样，再通过数字滤波提取有效信号，减少高频噪声和电荷注入的干扰。

4. 系统级设计注意事项
电源与地隔离：为模拟和数字部分设计独立的电源和地平面，减少开关噪声通过电源耦合到ADC输入。

阻抗匹配：确保前端信号源的输出阻抗与ADC输入阻抗匹配，避免因阻抗失配加剧电荷注入效应

只看该作者 · 2025-3-24 21:23

阻抗匹配这个系统级设计注意事项也很关键

只看该作者 · 2025-3-24 23:33

CMOS互补开关和时钟自举电路这两种技术好像能相互配合

只看该作者 · 2025-3-24 23:33

底板采样技术挺有意思的，控制采样开关的导通顺序

只看该作者 · 2025-3-25 07:23

分阶段关断和同步时序这两种时序优化方法，听起来都很有效

只看该作者 · 2025-3-25 19:22

上电自校准和动态补偿算法这两种软件校准方法，感觉都很厉害