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关于ADC数模转换器的输入阻抗_电容_电压

乖囧猫 2025-01-23 08:05:35 0

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比如,SMT32内置的ADC的输入阻抗约为10K,要丈量锂电池的电压,常日采取电阻分压的方法,如果外接的分压电阻无法远小于10K,则会由于AD的输入阻抗过小,输入阻抗对旗子暗记源旗子暗记电压造身分压,导致电压读取偏差大。

如外接分压电阻选用远小于10K的电阻,在对功耗有哀求的情形下,又不得当。
此时可用大阻值电压分压后,利用电压跟随器进行阻抗匹配(电压跟随器输入阻抗高,输出阻抗低)。

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根据ADC种类来分别解释一下

对付ADC芯片,在选型时,要留神其类型(SAR型、开关电容型、FLASH型、双积分型、Sigma-Delta型),不同类型的ADC芯片输入阻抗不同:

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(图片来自网络侵删)
SAR(逐次逼近)型:MCU内置的一样平常都是这种。
这种ADC内阻还可以,一样平常500K以上。
纵然阻抗小的ADC,阻抗也是固定的。
以是纵然只要被测源内阻稳定,只是相称于电阻分压,可以被校正;开关电容型:如TLC2543之类,其哀求很低的输入阻抗用于对内部采样电容快速充电。
这时最好有低阻源,否则会引起偏差。
实在弗成,可以外部并联一很大的电容,每次被取样后,大电容的电压低落不多。
因此并联外部大电容后,开关电容输入可以等效为一个纯阻性阻抗,可以被校正;FLASH型(直接比较型):大多高速ADC都是直接比较型,也称闪速型(FLASH),一样平常都是低阻抗的。
哀求低阻源,对外表现纯阻性,可以和运放直接连接;双积分型:这种类型大多输入阻抗极高,险些不用考虑阻抗问题;Sigma-Delta型:这是目前精度最高的ADC类型,须要重点把稳如下问题:

a. 丈量范围问题:SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入,必须有低阻源。
所以为了简化外部设计,内部大多集成有缓冲器。
缓冲器打开,则对外呈现高阻,利用方便。
但要把稳了,缓冲器实际是个运放。
那么一定有高下轨的限定。
大多数缓冲器都是下轨50mV,上轨AVCC-1.5V。
在这种运用中,共模输入范围大大的缩小,而且不能到测0V。
一定要特殊小心!
一样平常用在电桥丈量中,由于共模范围都在1/2VCC附近。
不必过分担心缓冲器的零漂,通过内部校零寄存器很随意马虎校正的;

b. 输入端有RC滤波器的问题:SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入,在低阻源上事情良好。
但有时候为了抑制共模或抑制乃奎斯特频率外的旗子暗记,须要在输入端加RC滤波器,一样平常DATASHEET上会给一张最大许可输入阻抗和C和Gain的关系表。
这时很奇怪的一个特性是,C越大,则最大输入阻抗必须随之减小!
刚开始可能很多人不解,实在只要想一下电容充电特性就很随意马虎明白的。
还有一个折衷的办法是,把C取很大,远大于几百万倍的采样电容Cs(一样平常4~20PF), 则输入等效纯电阻,分压偏差可以用GainOffset寄存器校正。

c. 运放千万不能和SigmaDelta型ADC直连!
前面说过,开关电容输入电路电路周期用采样电容从输入端采样,每次和运放并联的时候,会呈现低阻,和运放输出阻抗分压,造成电压低落,负反馈急速开始校正,但运放压摆率(SlewRate)有限,不能急速相应。
于是造成瞬间电压跌落,取样靠近完毕时,相称于高阻,运放输出电压上升,但压摆率使运放来不及校正,结果是过冲。
而这时正是最关键的采样结束时候。
以是,运放和SD型ADC连接,必须通过一个电阻和电容连接(接成低通)。
而RC的关系又必须服从datasheet所述规则。

d. 差分输入和双极性的问题:SD型ADC都可以差分输入,都支持双极性输入。
但这里的双极性并不是指可以测负压,而是Vi+和Vi-两脚之间的电压。
假设Vi-接AGND,那么负压丈量范围不会超过-0.3V。
精确的接法是Vi+ Vi-共模都在-0.3~VCC之间差分输入。
一个范例的例子是电桥。

其余 : 关于ADC的仿照输入前 加上 运放(不论是 基于运放的电压跟随器 还是 直策应用运放来放大旗子暗记,实质都是加运放)时的把稳事变, 见TI官网的这篇文章https://e2echina.ti.com/blogs_/b/analogwire/posts/51569

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