stm32 ADC实例解析（3）-多通道采集互相干扰的问题

news2024/11/13 18:08:38

文章目录

一、问题现象：
二、原因分析：
- 1、测量值不准问题分析：
- 2、采样干扰问题分析
三、解决办法：
- 1、硬件：
- - （1）、电源供电
  - （2）、引脚电容
  - （3）、减少采样回路的输入阻抗
- 2、软件
- - （1）、增加采样时间
  - （2）、通道隔离
  - （3）、单通道采集
四、总结

一、问题现象：

1、在实际项目中，使用ADC+DMA方式读取多路通道ADC采样值，发现当其中一路电压变化时会影响其他路采集值跟着变化，有差不多0.1V的抖动。
2、分压电路测量值和采集值有差别

二、原因分析：

1、测量值不准问题分析：

采样保持电路工作过程如下：
在这里插入图片描述
在采样阶段外部信号 VAIN 在采样开关 K 闭合后开始对采样保持电容 CADC 进行充电或是放
电，具体过程取决于此时 VAIN 与 CADC 上的电压情况：
• VAIN 电压高于 CADC 电压，则 VAIN 对 CADC 充电；
• VAIN 电压低于 CADC 电压，则 CADC 对 VAIN 放电。
RAIN 和 RADC 代表充/放电回路上的阻抗，其将限制充放电流大小。RADC 为内部阻抗，RAIN 为外部阻抗；
在设定的采样保持时间结束后，采样开关 K 断开，ADC 进入量化转换阶段，最终的转换结
果只取决此时 CADC 上的电压。为了得到准确的采样结果，就需要进行采样电路的阻抗匹配设
计，选择合理的采样保持时间和输入阻抗，保证在采样阶段结束后，CADC 上的电压与 VAIN 一
致。

2、采样干扰问题分析

在一个 ADC 转换单元中，所有的通道共用一个采样保持电容，假设在当前通道进行采样
前，前一个通道采样时输入电压接近 VREF(比如 3.3V)，而当前需要采样的通道电压为 0V，该情
况下采样开关闭合后，CADC 将对外放电。在 RAIN 一定的情况下，若是采样时间 Ts
不够，则会出现在采样时间结束后，CADC 上电压并没有达到与 VAIN (即 0V)一致，
最终结果解释转换结果偏大

三、解决办法：

1、硬件：

（1）、电源供电

采用纹波噪声系数更小的 LDO 来供电，然后在 LDO 与 VREF+之间串联一颗磁珠，以屏蔽外部电源对于 VREF+的影响，对于 VREF+基准源，建议靠近引脚并联一个 uF 级以及一个 nF 级的去耦电容，一方面可以滤除来自外部低频与高频的电源噪声，另一方面，也可使ADC 在量化编码过程的基准源更加稳定。在 layout 过程中，相关电源线的走线上，推荐加宽电源迹线，以减小迹线的 ESR，在量化阶段，减小转化电容网络瞬间充电对输入基准源的影响。

（2）、引脚电容

外部并联滤波电容 CEXT，容值至少为 CADC 的 8192 倍（12bit，允许 0.5LSB 误
差），且采样前 CEXT 的电平与 VAIN 一致。
在这里插入图片描述

（3）、减少采样回路的输入阻抗

减少 RAIN
采样信号添加一级运放跟随，然后再进入 ADC 输入端口

2、软件

（1）、增加采样时间

软件配置更长的采样周期
降低 ADC 时钟
如果对于采样率没有要求的情况下，我们可以降低 ADC 的采样时钟，变相提高采样时间来使得采样电容充电到正确电位，ADC 在采样时间内，采样电容上的电压必须被充分充放电，其被充电的电压值与外部输入电压之间的差值不应超过 0.5LSB，否则无论后级 ADC 性能如何卓越，都无法真实反映信号的幅值.