首先我们来简单介绍一下 ADC,ADC 即 AnalogToDigitalConverter,简单来讲就是它可以把模拟量转化为数字量,方便程序去处理
下面我们来看一下 ADC 的框图,我们从框图上来介绍 ADC 采样的原理

1. 外部被采样信号从单片机特定的引脚输入 ADC 模块,具体信号从哪个采样引 脚输入,取决于‘通道选择’配置
2. 当正常开始采样后,被采样信号在规定的时间(即采样时间)内对图中的电 容(即采样保持电容,简称采保电容)充电
当充完电之后会控制图中的开关断 开,这个过程就像科学家提取了一份标本,拿回实验室研究一样
3. 当开关断开之后,图中的转换模块会花费一定的时间(即转换时间)对电容 中的存的电压进行转换并把转换的结果存入缓冲器,供程序员读取使用,同理, 就像科学家对提取的标本花时间研究,得出一个结果
以上就是整个的 ADC 工作过程,虽然草草几段话了解,但是其中不乏很多关 键的细节问题
什么细节问题呢,很多老铁会想,这不都是自动的嘛,有嘛要注 意的,那么我们先来看一下这样几个问题
1. 采样时间设置多久?
2. 采样时间是越短越好还是越长越好?
3. 采样时间设置的大小和被采样信号的源内阻有什么关系?
4. 如何从有干扰的信号中提取有用的采样信号,实现正确采样?
5. 采样的结果和参考电压有什么关系?
现在我们就上面几个问题,展开说明:
从上面的描述可以得到:从采样到转换完成中间有 2 个时间:采样时间+转 换时间(转换时间是固定的,采样时间可以设置)
这两个时间决定了 ADC 采样 的速度问题,当需要高速 AD 采样的时候,这两个时间尤为重要,因为它决定了 采样速度
我们再回头来想,这里是被采样信号先对采保电容充电,因为转换时间是固 定的,我们能配置的就只有采样时间了
是不是说采样时间我们配置的越小越好 呢?答案是:不是的,最起码得保证采保电容电压和被采样信号的电压非常接近 吧
如果一味的小,追求速度快,那采保电容充不满,转换出来的数据也不对
那就带来了一个问题,即这个被采样信号源内阻的问题,说白了就是对这个 采保电容充电的电流够不够大
只有充电的电流大了,才能在最短的时间内充满。 如果充电的电流非常小,恰恰配置的采样时间又很小,结果只有一个
采样不准 确,我们经常看到,有的设计方案,做电压采样,分压电阻设计的阻值非常大
当这样的大阻抗遇到高速采样,那就有可能会不准确了

大家看上面的 R1、R2 设置大了,那么充电电流就小了,那么 R1、R2 的阻值 设计小了,充电电流大了
那么带来的问题功耗就大了,当需要高速采样的时候, 就需要注意这个阻值分配的问题,对功耗要求比较高的产品
如可穿戴产品,蓝 牙耳机,智能手表等,这个就需要大的阻值了,一般情况下功耗要求不高的场合
我们基本上设计在 1-2mA,所以从此可以得出一个结论,采样时间不是越快越好
也不是越慢越好,恰到好处即可,需要你去实际调试
如何从带有干扰杂波的信号中提取到有用的信号呢,一般情况下,我们会根 据系统的特性进行定点采样
即避开干扰区来采样提取有用的信号,再配软件或 者硬件滤波手段来提取有用信号
完整版技术文档请点击文章开头普通下载
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
全部0条评论
快来发表一下你的评论吧 !