【笔记】提高ADC精度的4种方法(附代码)

 

 

1. 参考电压不准确：

-使用外部参考电压：将外部参考电压连接到芯片的参考电压引脚，确保参考电压的稳定性和准确性。例如，连接一个精密参考电压芯片，如LM4040，来提供稳定的参考电压。

-校准参考电压：通过测量实际参考电压并校准内部参考电压的偏差来提高准确性。首先，使用一个已知准确的参考电压源进行测量，然后将测量结果与期望值进行比较，并校准相应的参数，如内部参考电压的缩放系数。

示例代码：

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//使用外部参考电压HAL_ADCEx_InjectedReferenceVoltageConfig(&hadc1, ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1, ADC_INJECTED_RANK_1, ADC_EXTERNALTRIGINJECCONVEDGE_RISING, VREF_EXT);// 校准参考电压float measuredVref = measureExternalReferenceVoltage(); // 测量实际参考电压float expectedVref = getExpectedReferenceVoltage(); // 获取期望参考电压float vrefCalibrationFactor = expectedVref / measuredVref; // 计算校准因子HAL_ADCEx_Calibration_SetValue(&hadc1, ADC_SINGLE_ENDED, ADC_CALIB_OFFSET, vrefCalibrationFactor); // 应用校准因子

2. 输入信号干扰：

-硬件滤波：在输入信号线上添加低通滤波器电路，以滤除高频噪声和干扰。这可以通过在输入信号线和地之间添加电容器来实现。滤波器的截止频率应根据应用的要求进行选择。

-软件滤波：使用软件滤波算法对采样数据进行滤波处理。常用的软件滤波算法包括移动平均滤波、中值滤波等。根据应用的实际需求，选择适当的滤波算法来平滑采样数据。

示例代码：

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// 硬件滤波ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);// 软件滤波（移动平均滤波）#define FILTER_LENGTH 5uint32_t adcSamples[FILTER_LENGTH];uint32_t filteredValue = 0;
void filterADCValue(uint32_t newValue) { // 移动平均滤波 for (int i = FILTER_LENGTH - 1; i > 0; i--) { adcSamples[i] = adcSamples[i - 1]; filteredValue += adcSamples[i]; } adcSamples[0] = newValue; filteredValue += adcSamples[0]; filteredValue /= FILTER_LENGTH;}

3. 参考电压和输入信号之间的共模干扰：

-差分输入采样：使用差分输入模式进行采样，以抵消共模干扰。这需要使用带有差分输入的ADC芯片，并正确配置和连接差分输入信号。

-屏蔽共模干扰：在输入信号线和地之间添加屏蔽层，以减少共模干扰的影响。

示例代码：

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// 差分输入采样ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_DIFFERENTIAL_1_2;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
// 屏蔽共模干扰ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;sConfig.OffsetSign = ADC_OFFSET_SIGN_POSITIVE;sConfig.OffsetShift = ADC_OFFSET_SHIFT_NONE;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);

4. ADC参考电压的稳定性：

-稳压器和滤波电容：使用稳压器和合适的滤波电容，以提供稳定的参考电压。选择低噪声、高稳定性的稳压器，并根据参考电压的负载要求选择合适的滤波电容。

-温度补偿：对参考电压进行温度补偿，以校正温度变化对参考电压的影响。通过使用温度传感器监测芯片的温度，并根据温度补偿曲线进行校准。

示例代码：

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// 稳压器和滤波电容// 在电路中使用低噪声、高稳定性的稳压器，并根据参考电压的负载要求选择合适的滤波电容。
// 温度补偿float measuredVref = measureExternalReferenceVoltage(); // 测量实际参考电压float expectedVref = getExpectedReferenceVoltage(); // 获取期望参考电压float vrefCalibrationFactor = expectedVref / measuredVref; // 计算校准因子float temperature = measureTemperature(); // 测量芯片温度float temperatureCompensation = getTemperatureCompensation(temperature); //计算补偿值
float calibratedVref = measuredVref * vrefCalibrationFactor * temperatureCompensation; // 根据校准因子和温度补偿计算校准后的参考电压setReferenceVoltage(calibratedVref); // 设置校准后的参考电压