如何提高ADC采样精度.doc

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1、一、减小电源噪声 1、电源端 从噪声角度讲，线性稳压器具有较好的输出。市电经降压、整流和滤波，再经过线性稳压器。强烈建议在整流输出端连接滤波电容。请参考线性稳压器的数据手册。 如果使用开关型电源，建议使用一个线性稳压器为模拟部分供电。 建议在电源线和地线之间连接具有好的高频特性的电容，即在靠近电源一端应放置一个0.1μF和一个1至10μF的电容。 电容允许交流信号通过，小容量的电容过滤高频率的噪声，大容量的电容过滤低频率的噪声。通常瓷介电容具有较小的容值(1pF至0.1μF)，和较小的耐压(16V至50V)。建议在靠近

2、主电源(VDD和VSS)和模拟电源(VDDA和VSSA)管脚的地方，放置这样的瓷介电容。这样的电容可以过滤由PCB线路引出的噪声。小容值的电容可以响应电流的快速变化，并快速地放电适应快速的电流变化。 钽电容也可以与瓷介电容一道使用。可以使用大容值的电容(10μF至100μF)过滤低频率的噪声，通常可以使用电解电容。建议把它们放在靠近电源端。 可以使用在电源线上串联铁氧体电感滤除高频噪声。因为串联的电阻非常小，除非电流非常大，这个方法可以产生非常小的(可以忽略的)直流损失。在高频时，它的电阻很大。 STM32F10xxx

3、端 多数的STM32F10xxx微控制器的VDD和VSS管脚都是互相靠近的，VREF+和VSSA也是靠近的。因此可以在非常靠近微控制器的地方放置一个电容器。每一对VDD和VSS管脚都需要使用单独的去藕电容器。 VDDA管脚必须连接到2个外部的去藕电容器(10nF瓷介电容+1μF的钽电容或瓷介电容)。参见图14和图15的去藕电路例子。 对于100脚和144脚封装的产品，可以在VREF+上连接一个外部的ADC的参考输入电压，从而改善对输入低电压的精度(参见2.2.4节)。在VREF+上的电压范围是2.4V至VDDA。如果在

4、VREF+上单独提供参考电压，必须在这个管脚上连接2个电容器，10nF和1μF，而且VREF+不能超出2.4V至VDDA的范围。2、电源稳压的建议 供电系统应该有好的线性和负载调节特性，因为ADC模块使用VREF+或VDDA作为模拟参考，数字数值的输出是这个参考电压与模拟输入信号的比值，VREF+必须在各种负载情况下保持稳定。 任何时候，不管因为开启了一部分的电路导致负载增加，电流的增加不应引起电压的下降。如果在宽的电流范围内能够保持电压的稳定，这样的电源具有好的负载调节特性。 例如：LD1086D2M33电压调压器，

5、在VIN从2.8V至16.5V的范围内(Iload = 10mA)的典型线性调节是0.035%，在Iload从0至1.5A的范围内的负载调节是0.2%(详见LD1086的数据手册)。 线性调节的数值越低，稳压性能越好。同样，负载调节数值越低，稳压性能越好，输出的电压越稳定。 还可以使用诸如LM236作为VREF+的参考电压，这是一个2.5V的电压参考二极管(详见LM236数据手册)。3、消除模拟输入信号的噪声 平均值方法 平均值法是一个简单的技术，通过对一个模拟输入信号的多次采样和软件计算取平均值实现。这个技术有利于消

6、除那些不频繁变化的模拟输入信号上的噪声。 平均值法需要在一个相同的模拟输入电压上进行多次采样，保证模拟输入信号在转换完成之前，保持在相同的电压，否则模拟输入的变化将会出现在结果数值中，从而引入新的误差。 增加一个外部滤波器 ,使用一个外部滤波器可以消除高频噪声，没有必要使用昂贵的滤波器去处理超出需要频率之外的频率分量。因此，一个相对简单的具有阻断频率fC，刚好超过需要频率的低通滤波器，可以有效地限制噪声和假波。采样速率超过最高的需要频率即可，通常为2~5倍于fC。 注： 组成外部滤波器的R和C数值，应该满足2.2.5节

7、和2.2.6节的要求。4、 将最大的信号幅度与ADC动态范围匹配 这个方法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，从而提高精度。 选择参考电压(仅适合于100脚和144脚封装的产品) 在要测量信号希望的范围内选择参考电压。如果要测量的信号有偏移，则参考电压也应该有相应的偏移。如果要测量的信号有由一个最大的幅度，则参考电压也应该有相应的最大幅值。这个参考电压与要测量信号的幅值匹配，就能够使用ADC模块的全范围输出，得到最大的分辨率。 在100脚和144脚封装的STM32

8、F10xxx产品中，ADC参考电压由外部的VREF+提供，VREF-管脚必须与地线相连。VREF+管脚为上述匹配方法提供了可能。 例如：如果要测量的信号在0V至2.5V之间变化，建议选用VREF+ = 2.5V；可以选用LM235作为参考电压(详见LM235的数据手册)，下图示范了这些条件。 注： VREF+上的电压必须处于2.4