如何提高ADC采樣精度.doc

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1、一、減小電源噪聲?1、電源端?從噪聲角度講，線性穩(wěn)壓器具有較好的輸出。市電經(jīng)降壓、整流和濾波，再經(jīng)過線性穩(wěn)壓器。強烈建議在整流輸出端連接濾波電容。請參考線性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊。?如果使用開關(guān)型電源，建議使用一個線性穩(wěn)壓器為模擬部分供電。?建議在電源線和地線之間連接具有好的高頻特性的電容，即在靠近電源一端應(yīng)放置一個0.1μF和一個1至10μF的電容。?電容允許交流信號通過，小容量的電容過濾高頻率的噪聲，大容量的電容過濾低頻率的噪聲。通常瓷介電容具有較小的容值(1pF至0.1μF)，和較小的耐壓(16V至50V)。建議在靠近

2、主電源(VDD和VSS)和模擬電源(VDDA和VSSA)管腳的地方，放置這樣的瓷介電容。這樣的電容可以過濾由PCB線路引出的噪聲。小容值的電容可以響應(yīng)電流的快速變化，并快速地放電適應(yīng)快速的電流變化。?鉭電容也可以與瓷介電容一道使用?？梢允褂么笕葜档碾娙?10μF至100μF)過濾低頻率的噪聲，通常可以使用電解電容。建議把它們放在靠近電源端。?可以使用在電源線上串聯(lián)鐵氧體電感濾除高頻噪聲。因為串聯(lián)的電阻非常小，除非電流非常大，這個方法可以產(chǎn)生非常小的(可以忽略的)直流損失。在高頻時，它的電阻很大。?STM32F10xxx

3、端?多數(shù)的STM32F10xxx微控制器的VDD和VSS管腳都是互相靠近的，VREF+和VSSA也是靠近的。因此可以在非?？拷⒖刂破鞯牡胤椒胖靡粋€電容器。每一對VDD和VSS管腳都需要使用單獨的去藕電容器。?VDDA管腳必須連接到2個外部的去藕電容器(10nF瓷介電容+1μF的鉭電容或瓷介電容)。參見圖14和圖15的去藕電路例子。?對于100腳和144腳封裝的產(chǎn)品，可以在VREF+上連接一個外部的ADC的參考輸入電壓，從而改善對輸入低電壓的精度(參見2.2.4節(jié))。在VREF+上的電壓范圍是2.4V至VDDA。如果在

4、VREF+上單獨提供參考電壓，必須在這個管腳上連接2個電容器，10nF和1μF，而且VREF+不能超出2.4V至VDDA的范圍。2、電源穩(wěn)壓的建議?供電系統(tǒng)應(yīng)該有好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性，因為ADC模塊使用VREF+或VDDA作為模擬參考，數(shù)字?jǐn)?shù)值的輸出是這個參考電壓與模擬輸入信號的比值，VREF+必須在各種負(fù)載情況下保持穩(wěn)定。?任何時候，不管因為開啟了一部分的電路導(dǎo)致負(fù)載增加，電流的增加不應(yīng)引起電壓的下降。如果在寬的電流范圍內(nèi)能夠保持電壓的穩(wěn)定，這樣的電源具有好的負(fù)載調(diào)節(jié)特性。?例如：LD1086D2M33電壓調(diào)壓器，

5、在VIN從2.8V至16.5V的范圍內(nèi)(Iload?=?10mA)的典型線性調(diào)節(jié)是0.035%，在Iload從0至1.5A的范圍內(nèi)的負(fù)載調(diào)節(jié)是0.2%(詳見LD1086的數(shù)據(jù)手冊)。?線性調(diào)節(jié)的數(shù)值越低，穩(wěn)壓性能越好。同樣，負(fù)載調(diào)節(jié)數(shù)值越低，穩(wěn)壓性能越好，輸出的電壓越穩(wěn)定。?還可以使用諸如LM236作為VREF+的參考電壓，這是一個2.5V的電壓參考二極管(詳見LM236數(shù)據(jù)手冊)。3、消除模擬輸入信號的噪聲?平均值方法?平均值法是一個簡單的技術(shù)，通過對一個模擬輸入信號的多次采樣和軟件計算取平均值實現(xiàn)。這個技術(shù)有利于消

6、除那些不頻繁變化的模擬輸入信號上的噪聲。?平均值法需要在一個相同的模擬輸入電壓上進行多次采樣，保證模擬輸入信號在轉(zhuǎn)換完成之前，保持在相同的電壓，否則模擬輸入的變化將會出現(xiàn)在結(jié)果數(shù)值中，從而引入新的誤差。?增加一個外部濾波器?,使用一個外部濾波器可以消除高頻噪聲，沒有必要使用昂貴的濾波器去處理超出需要頻率之外的頻率分量。因此，一個相對簡單的具有阻斷頻率fC，剛好超過需要頻率的低通濾波器，可以有效地限制噪聲和假波。采樣速率超過最高的需要頻率即可，通常為2~5倍于fC。?注：?組成外部濾波器的R和C數(shù)值，應(yīng)該滿足2.2.5節(jié)

7、和2.2.6節(jié)的要求。4、?將最大的信號幅度與ADC動態(tài)范圍匹配?這個方法可以通過合理地選擇參考電壓或使用一個前級放大器，使用ADC的全量程輸出，得到最大可能分辨率，從而提高精度。?選擇參考電壓(僅適合于100腳和144腳封裝的產(chǎn)品)?在要測量信號希望的范圍內(nèi)選擇參考電壓。如果要測量的信號有偏移，則參考電壓也應(yīng)該有相應(yīng)的偏移。如果要測量的信號有由一個最大的幅度，則參考電壓也應(yīng)該有相應(yīng)的最大幅值。這個參考電壓與要測量信號的幅值匹配，就能夠使用ADC模塊的全范圍輸出，得到最大的分辨率。?在100腳和144腳封裝的STM32

8、F10xxx產(chǎn)品中，ADC參考電壓由外部的VREF+提供，VREF-管腳必須與地線相連。VREF+管腳為上述匹配方法提供了可能。?例如：如果要測量的信號在0V至2.5V之間變化，建議選用VREF+?=?2.5V；可以選用LM235作為參考電壓(詳見LM235的數(shù)據(jù)手冊)，下圖示范了這些條件。?注：?VREF+上的電壓必須處于2.4