在设计AD转换的电路中,除了分辨率和精度外,我们遇到的最多的最多的问题,往往都和AD的输入阻抗和采样电容有很大的关系。无论何种类型的AD,进行模数转换都有两个阶段:采样阶段和转换阶段。
采样:就是采取样本,我们一般用这个样本代替某个时间段的真实值;
转换:就是将一个模拟信号转化为一个可以量化的数字值,这个数字值与真实值成一定的关系。
AD中有专门的采样电路,如下图所示,
AD采样电路
在一个采样电路中,最重要的有三个参数:
采样时间:即采样开始时,S1闭合,采样结束时,S1打开,这中间的时间就是采样时间,在许多AD中,这个时间是可以设置的;采样时间其实也是对内部采样电容的充电时间;
输入电阻:即图中的Rsl,这个电阻是起到对采样电容充电电流限制的作用,在stm32中,这个输入电阻大概为4.7K,而在一些片外AD中,它们内部输入前端均有电压跟随,可以认为AD的输入电阻为无穷大;
采样电容:采样时,就是对些电容充电,采样完后后,可以认为此电容的电压就是外部输入的电压。
由以上可知,要想采样电容完全的反应采样时的外部电压,就要求在采样期间,有足够的充电,以保证外部电压等于采样电容的电压,可以采取的措施有:
增加采样时间;
减少输入阻抗;对于方案1.比较容易实施,但对于方案2.我们可以采取的措施有:减小前端输入电阻,即Rin的值;增大前端电阻,即Cin的值;增加电压跟随,这样前端输入电阻为0;
对于一些对AD速度有要求的系统设计中,对于AD前端的设计,更是要特别注意,很多时候的AD采集值不准,就是因为采样导致的,通过精细的设置采样时间,输入阻抗,可以解决此类问题。
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