从早期的8位，10位到12位ADC，现在ADC模块已经成为了单片机的标配。但是ADC使用的时候采出来的数据一定是准确的吗？其实工程师朋友们在使用的时候如果不注意的话，得到的采样值会与实际之前存在一定的误差。这是由于SAR ADC的结构所决定的，SAR ADC的标准结构如下图： 在采样过程中开关处于闭合状态,并对采样电容进行充电。如果采样的速度过快或者输入电流过小会造成电容Csh充电不满，得到的采样值会低于实际值。当电路输入为小电流时，为了保护外部电路,防止由于电容突然与自己的输出相连而对外部电路形成冲击,我们在片上集成了一个模拟缓冲器如下图方框里所示。
缓冲器更像是一个阻抗变换器,它会把自己输出端电容量的变化转化为其输入端电容量的变化。可以通过对寄存器ADC_CR0中的BUFEN位进行配置来选择是否启用缓冲器。当缓冲器打开后最大的采样速率为200sps，其它情况下的采样速率如下表：
注意不同电压与采样率的问题：2.4v以上，最大采样率是1Msps，2.4v以下，最大采样降低为500KSps， 低于2.2v，最大采样率降低为200Ksps，注意不同参考源与采样率的问题：使用内部Vref时，最大采样率为200KSPS，达不到1MSPS。
知道了模块的原理后如何提高采样的精度？ 第一种方法是找到噪声源，回避这个噪声源，比如在噪声源稳定，或者消失的时候，进行采样。就像电机驱动一样，ADC不会在PWM切换时 采样信号，因为PWM切换瞬间，噪声是最大的。 第二种方法是无法回避这个噪声源，那么我们的产品是有内部累加器的，比如进行16次采样，读取累加器高12位，就是16次采样的平均值，芯片内部都已经集成这个累积，求平均的硬件算法。 第三种方法是输入端加一个电容，进行去耦以及降低噪声影响，再使用ADC进行采样。 第四种方法是细节描述，比如在采样的几个cycle时，最好MCU的IO停止翻转驱动，因为这样会影响电源噪声。 最重要的是：外部Vref的这个GPIO 在ADC采样时，必须停止翻转，因为共享一个PAD，GPIO的翻转会把噪声引入ADC的Vref。 第五种方法是细节描述，比如采样的的几个cycle时，我们可以配置采样时间，加大sample的时间，这样可以更精确的采样信号。华大单片机ADC使用时推荐如下： ADC的典型应用如下图所示： 对于0.5LSB 采样误差精度要求的条件下，外部输入阻抗的计算公式如下： 其中F_ADC为 ADC 时钟频率，寄存器 ADC_CR0<3:2>可设定其与 PCLK 的关系，如下表： 下表为ADC 时钟频率F_ADC和 PCLK 分频比关系： M 为采样周期个数，由寄存器ADC_CR0<13:12>设定。
下表为采样时间t_sa和 ADC 时钟频率F_ADC的关系： 下为ADC 时钟频率F_ADC和外部电阻R_AIN的关系（M=12,采样误差 0.5LSB 的条件下）：
R_AIN（KOhm） F_ADC(KHz) 10 5600 30 2100 50 1300 80 820 100 660 120 550 150 450 尽量减小ADC输入端口AIN_X 的寄生电容C_PARACITIC； 除了考虑R_AIN值外，如果信号源V_AIN的内阻较大时，也需要加入考虑 华大单片机-中国芯，中国梦中国人用自己的“芯” • 如有技术与价格疑问，可以随时拨打电话或QQ咨询 • 我司有强大的技术团队，可根据您的要求进行研发设计，量身定做，客户满意是我们的最高宗旨~！ • 电话：18124577713 QQ:783592501 • 华大MCU交流QQ群： 164973950
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发表于 2020-1-22 18:25:42