HC32F460_ADC驱动（二）

2 ADC工作的核心要素2.1 采样保持一般来说采样保持电路S/H是ADC转换的前端电路。由于模拟信号是时刻连续变化的若转换过程中输入电压持续波动会导致转换结果失真。采样保持电路的核心作用是在ADC启动转换后保持输入信号不变保障ADC能够完成稳定的数值转换。最基本的采样保持电路是由模拟开关、存储元件(保持电容)和缓冲放大器组成。如上图当为采样电平时开关S导通模拟信号通过S向充电输出电压跟踪模拟信号的变化当为保持电平时开关S断开输出电压保持在模拟开关断开瞬间的输入信号值。高输入阻抗的缓冲放大器的作用是把和负载隔离否则保持阶段在上的电荷会通过负载放掉无法实现保持功能。2.2 转换时间与采样速率转换时间指ADC完成一次完整模数转换所需的最短时间而采样速率通常以SPS为单位代表每秒可完成的最大采样次数。转换时间越短采样速率越高ADC就越能适配高频变化的动态信号采集。反之转换时间过长会导致高频信号采样失真、数据滞后无法实时还原信号变化规律。2.3 采样精度与分辨率分辨率和采样精度是评价 ADC 性能的两项核心指标概念不同但相互关联。分辨率以 bit 为单位代表 ADC 理论上可分辨的最小电压刻度仅体现理想状态下的划分能力。如 12 位 ADC 可将参考电压均分为 4096 级16 位 ADC 可分为 65536 级位数越高理论分辨率越高。实际工程中更看重有效位数它综合量化噪声、器件非线性误差、参考电压纹波与温漂、PCB 电路干扰、采样速率限制等所有实际误差真实反映 ADC 实际测量能力。因此决定 AD 实际采样精度的核心指标是有效位数而非标称分辨率。2.4 参考电压参考电压是ADC电压量化的基准标尺高性能的参考电压是实现高精度采样的前提。ADC 所有模拟电压转数字量的换算均以参考电压为计量基准其数值直接决定采样满量程范围和最小分辨电压大小。参考电压主要分为芯片内部基准和外部专用基准两类工程高精度应用中不建议直接采用系统电源作为参考电压。内部基准电路结构简单、使用方便但精度和温漂性能一般外部专用基准源具有低温漂、低纹波、高稳定性的优势是精密测量、电力采样等场景的优选方案。最常用的外部基准芯片有TL431、TLV431。两种均是三端可调并联稳压集成电路差异仅在TL431的基准电压为2.5V而TLV431是1.25V两者均常作为 ADC/DAC 参考电压使用性价比高、应用极广。按上图1上图2需要注意的是处一般不允许并联电容。由于器件内部环路增益高输出端一旦并联电容极易引入相位滞后破坏系统相位裕度引发电压自激振荡造成输出纹波变大、电压抖动从而直接导致 ADC 参考电压不稳定采样数据跳动、有效位数下降。2.5 HC32F460的核心ADC参数HC32F460 系列MCU内部集成ADC1 和ADC2 两个ADC 模块可配置12 位、10 位和8 位分辨率支持最多16 个外部模拟输入通道和1 个内部基准电压。一般采用的核心参数如下所示AD时钟频率60MHz采样频率 2.5MHz分辨率 12bit有效位数 10.6bitHC