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【经验分享】ADC 对小信号的转换结果为零

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STMCU小助手 发布时间:2022-2-22 20:20
问题:
! X# v/ G7 l- R* j! y该问题由某客户提出,发生在 STM32F103VBT6 器件上。据其工程师讲述:在其产品设计中,使用了STM32 的 ADC 扫描按键。在软件调试时,发现对于小于 200mV 的输入信号,ADC 转换出的结果匀为零。ADC 的参考电压为 3.3V,根据公式计算: Q@XUO)U0XUO_PTJ62UTMJ$P.png ,不应该是零。- m% S: ^3 x2 B

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检查 STM32 的各路电源,包括 VDD、VDDA、VBAT,匀为 3.3V,未见异常。检查各路接地,包括VSS、VSSA,与电源地接通良好。检查 Vref+,发现该信号与 VDDA 之间有电阻。检查 Vref-,发现该信号与地之间有电阻。检查原理图,确认,Vref+与 VDDA 之间有一 10K 电阻,Vref-与地之间有一10K 电阻。修改 PCB,将两个 10K 电阻换成零欧电阻,重新运行软件测试,转换结果正确。
3 o  V- [3 S# V5 w
, J( y9 T' z1 I0 y; Y4 A0 N
# j+ n0 I3 E+ F4 G
3 ?, f% J8 v2 w' h结论:
# b. L: S! m9 x0 B  `% @/ p9 k5 ?ADC 的参考信号设计错误。Vref+与参考电源之间有较高的阴抗,Vref-与 VSSA 之间有较高的阻抗,导致 ADC 的参考值产生偏移。% M+ |, T, p  \- y& @
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1 @+ e$ i2 `/ ~/ o处理:; U/ q! z: z, \" ?
Vref+与 VDDA 之间改用零欧电阻连接,Vref-与 VSSA 之间改用零欧电阻连接。& p- C/ c) X. o: a9 [
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; f% J  K6 [& ^# d2 [# P, s5 |! H
9 z2 K9 @% e: [* X3 r5 H9 F建议:
8 r( C" P& e9 i8 C9 q5 g数据手册中给出的 Vref 输入电流的典型值为 160uA。这一电流在 50Ω 电阻上的压降为 L0)I}JPU6AQ795`7$[~R8K1.png 。当参考电压为 3.3V 时,1 个 LSB 的转换值对应的输入电压值为 @ZOTFX(E85X_)}KAUKY8TL2.png 。按以上计算结果,这种情况下,电阻带来的参考电压的偏移,相当于 10 个 LSB 的转换值,已经和数据手册中给出的 ADC 的最大误差相差无几。所以,当需要在 Vref 前设置滤波器的设计中,由滤波器产生的参考电压的偏移是要加以考虑的。
7 e7 k. O- C+ F# u; b通常,LC 滤波器较 RC 滤波器更适合这方面的应用。
- Y, I, z1 J" c8 v4 c# l: A
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