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正常来讲,ADC的动态范围与最大输入信号的幅度相匹配,对于得到最大的ADC转换精度是非常重要的。 ; C I; o* w1 {$ F& C ADC的动态范围与最大输入信号幅度严重不匹配是啥意思呢? 不妨举例说明之。 # ^' c4 `7 o- p + d* F" ^- H0 p5 o 假定要转换的信号在0V至2.5V之间变化,而VREF+等于3.3V,ADC的分辨率为12位,则最大信号2.5V的ADC转换数值是3102,如下图所示。这样,就有993个未使用的转换值(4095 – 3102 = 993),即丢失了转换信号的精度。3 p4 _1 ^# O; b+ F0 q% `: c2 R 1 m, T+ o" F: S0 L' M
不妨换个说法。 0 r! z% X7 a# r; W n* {3 r' i0 Z+ I 当最大输入为2.5v,参考电压为3.3V时.输入信号所对应的实际分辨率为 2.5v/3102 . 9 h& F" o E; ?3 H9 Y' _6 w 若把ADC的参考电压调整为与输入相匹配,将参考电压也改为2.5V,那么2.5V输入所对应的ADC值则是满量程4095,此时的分辨率就提升到了2.5v/4095 .; J# a8 h. _3 J/ Q/ W7 {9 E 9 Z8 y) d# S4 {5 { 实际应用中有人或许特意挑选一个分辨率比较满意的ADC芯片或带ADC的MCU,然而在具体设计的时候,ADC的最大输入信号离ADC模块的参考电压还相差一大截,这时当初挑选的ADC分辨率精度就根本没有被充分利用起来。如其这样,还不如选个哪怕分辨率低点、但参考电压跟输入信号幅度匹配的ADC芯片,这样或许成本上还可以省点。+ k0 w, M% u' ?3 b8 w' V* T3 g# p 5 d, T! `1 T1 ~9 @3 y# O1 Q1 A* A 那如何使ADC的动态范围与最大输入信号的幅度相匹配? ?( n/ L u- c7 z. @ 9 r4 N8 ?/ O9 ^ 一般可以通过合理地选择参考电压或使用一个前级放大器,使用ADC的全量程输出,得到最大可能分辨率,从而提高转换精度。 8 @# U5 a3 U" T6 @/ ^$ e 1、选择合适的参考电压- n; a* ?. C! }( [$ t! V 8 _% i6 U* j& [' @& Z0 Z5 F5 \ ?# w3 i! @, f b 让参考电压与要测量信号的幅值匹配,使用ADC模块的全范围、满量程输出,以得到最大的分辨率。 , c3 g4 v7 q) L' U' v- \0 ] 4 M6 ~9 k' y; f7 I$ `: W& K
2、使用前置放大器, R6 y) M* b9 |$ h * }. I% M/ `( t' f( K' {1 R 如果与ADC的测量范围相比,待测量的信号太小,可以使用一个外部的前级放大器。例如:如果要测量的信号变化范围是0V至1V之间,而VDDA是3V,这个信号可以被放大,使它的峰-峰幅度与VDDA的数值相同,增益为3。 这个放大器可以把输入信号的范围转换至ADC模块的范围。不过,此时注意设计这个放大器时不要引入其它额外的误差。" @/ r& s. U1 e( B
( @5 N7 F" q% K5 u" j 所以,在做ADC应用时,注意输入信号幅度要尽量与ADC模块的参考电压想匹配,充分使用到满量程,实现最佳转换精度。 |
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