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ADC基本概念

璩浩广
2023-12-01

1、概念、应用场景、基础知识

(1) ADC时钟频率

ADC的时钟频率就是每秒有多少个时钟脉冲的意思,它是ADC模块运行的基础。

它是由系统时钟经过很多环节分频后得到的,它取决于外部的时钟输入和各个环节的倍频或者分频系数。

(2) 采样转换时间=采样时间+12.5个时钟周期(12位AD固定值)---根据芯片手册确定

采样时间是ADC记录输入电压模拟量的时间,该时间内要求要求输入电压足够稳定,不会因电压波动造成记录数值不准。

转换时间是指ADC把记录的模拟量转换成数字量的时间。

(3) ADC采样频率、采样周期

采样频率是指ADC模块每秒能完成多少次采样,采样频率取决于启动ADC的频率。启动ADC的方式有很多,比如软件直接启动,利用事件管理器的默写事件,或者是利用外部引脚来启动,启动ADC的频率才是ADC的采样频率,例如:每隔1ms启动一次ADC,那么ADC的采样频率就位1KHZ。周期为频率倒数,采样周期为1ms

(4) 转换的时间不能大于采样周期,才能正确采样

对于特定的硬件环境以及转换位数来说,转换时间是确定的,也就是说在确定的主频、分频系数以及转换分辨率下,硬件的转换时间是固定的,这个时间的具体值可以通过查阅AD转换芯片的数据手册获得。

总的来说,对于快速变化的被测量需要采用较高的采样频率,对于缓变量可以采用较低的采样频率以节约单片机的处理资源。但是无论如何采样频率不应该突破转换时间的限制!

(5)采样定理,

采样频率大于等于目标信号最大频率的2倍,才会不失真。即fs=2fm,假设目标信号是单一频率的信号,频率为f,则周期T=1/f,所以fs=2f=2/T,又因为fs=1/Ts,所以Ts=T/2

(6)基准电压

基准电压为模数转换器可以转换的最大电压。例如3.3V,3V

(7) 转换精度

基准电压/AD最大转换值,转换进度就是AD最小步长值,例如:3.3/4096

(8) 累计精度

可以考虑针对,每个系统,设置补偿值、校准值(存储EE或Flash)

2、关键知识、如何使用、调试方法

2.1 如何使用

(1)ADC取点数

直流电压取14个点,中值滤波法

交流电压采样

2.2 如何使用

(1) 确定采样目标频率;

(2) 确定采样频率>= 目标频率*2

(3) 选取合适ADC时钟频率,计算的转换时间,转换的时间不能大于采样周期,才能正确采样

(4) 选择触发ADC的方式,例如:定时器:一个信号(比如ADC采集)进行定时采样(也就是隔一段时间,比如说2ms),有三种方法 - HXJ_521的博客 - CSDN博客

(5)选取合适的算法。

(6)配置芯片ADC,编写触发、算法代码。

3、验证、测试、异常处理

(1)校准,取点跟踪。

对于直流电压采样,可以根据基准电压与实际对电压的对应关系的公式得到AD值与实际电压值得关系(由硬件提供),或者去两点得到线性关系计算。

然后用实际测量的值与采样值进行对比,计算出采样的精度,来确定是否需要校准。

4、存在问题

(1)定标校准电路?

(2)DMA的使用?

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