AN如何在STMF上得到最佳的ADC精度资料下载.pdf
- 文档编号:16124566
- 上传时间:2022-11-20
- 格式:PDF
- 页数:19
- 大小:724.01KB
AN如何在STMF上得到最佳的ADC精度资料下载.pdf
《AN如何在STMF上得到最佳的ADC精度资料下载.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《AN如何在STMF上得到最佳的ADC精度资料下载.pdf(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
本译文的英文版下载地址为:
http:
/参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度目录如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度目录目录1ADC误差的种类31.1ADC模块自身相关的误差31.1.1偏移误差31.1.2增益误差41.1.3微分线性误差51.1.4积分线性误差61.1.5总未调整误差61.2与环境相关的ADC误差71.2.1电源噪声71.2.2电源稳压71.2.3模拟输入信号的噪声71.2.4ADC的动态范围与最大输入信号幅度严重不匹配71.2.5模拟信号源阻抗的影响81.2.6信号源的容抗与PCB分布电容的影响81.2.7注入电流的影响91.2.8温度的影响91.2.9I/O引脚间的串扰91.2.10EMI导致的噪声102如何得到最佳的ADC精度112.1减小与ADC模块相关的ADC误差的建议112.2如何减小与外部环境相关的ADC误差112.2.1减小电源噪声112.2.2电源稳压的建议122.2.3消除模拟输入信号的噪声122.2.4将最大的信号幅度与ADC动态范围匹配132.2.5模拟信号源的阻抗计算142.2.6信号源频率条件与源电容和分布电容的关系142.2.7温度效应补偿152.2.8注入电流最小化152.2.9减小I/O脚串扰152.2.10降低EMI导致的噪声162.2.11PCB的设计建议162.2.12元器件的摆放与布线183结论192/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度AN2834ADC误差的种类3/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本1ADC误差的种类误差的种类1.1ADC模块自身相关的误差模块自身相关的误差在STM32F10xxx的数据手册中,给出了不同类型的ADC精度误差数值。
通常,精度误差是以LSB为单位表示。
电压的分辨率与参考电压相关。
电压误差是按照LSB的倍数计算:
1LSB=VREF+/212或VDDA/2121.1.1偏移误差偏移误差这是定义为从第一次实际的转换至第一次理想的转换之间的偏差。
当ADC模块的数字输出从0变为1的时刻,发生了第一次转换。
理想情况下,当模拟输入信号介于0.5LSB至1.5LSB表达的范围之内时,数字输出应该为1;
即理想情况下,第一次转换应该发生在输入信号为0.5LSB时。
偏移误差以EO标注。
例子说明例子说明对于STM32F10xxx的ADC模块,最小的可检测到的电压增量变化,按LSB表示为:
1LSB=VREF+/4096(或对于没有VREF+管脚的产品:
VDDA/4096)如果VREF+=3.3V,理想情况下输入402.8V(0.5LSB=0.5x805.6V)时,产生数字输出1。
然而实际上,这时ADC模块的读数可能仍然为0。
如果在输入电压达到550V时,才能得到数字输出1,则:
偏移误差EO=实际的转换-理想的转换EO=550V-402.8V=141.2VEO=141.2V/805.6V=0.17LSB当输入的模拟电压大于0.5LSB产生第一次的转换,则偏移误差是正值。
下图显示了正的偏移误差:
图1正的偏移误差当输入的模拟电压小于0.5LSB产生第一次的转换,则偏移误差是负值。
下图显示了负的偏移误差。
如果输入的模拟电压VAIN=VSSA并且ADC产生了一个非0的数字输出,则偏移误差是负值,即一个负电压产生了第一次的转换。
如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度AN2834ADC误差的种类4/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本图2负的偏移误差1.1.2增益误差增益误差增益误差定义为最后一次实际转换与最后一次理想转换之间的偏差。
增益误差以EG标注。
最后一次实际转换是从FFEh至FFFh的变换。
理想情况下,当模拟输入电压等于VREF+0.5LSB时产生从FFEh至FFFh的变换,因此对于VREF+=3.3V的情况,最后一次理想转换应该在3.299597V。
如果ADC数字输出为FFFh时,VAINVREF+0.5LSB,则增益误差为负值。
例子说明例子说明增益误差EG=最后一次实际转换最后一次理想转换如果VREF+=3.3V并且VAIN=3.298435V时产生了从FFEh至FFFh的变换,则:
EG=3.298435V3.299597VEG=1162VEG=(1162V/805.6V)LSB=1.44LSB如果在VAIN等于VREF+时不能得到满量程的读数(FFFh)时,增益误差是正值,即需要一个大于VREF+的电压才能产生最后一次变换。
图3显示了正的增益误差,图4显示了负的增益误差。
图3正的增益误差如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度AN2834ADC误差的种类5/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本图4负的增益误差1.1.3微分线性误差微分线性误差微分线性误差(DLE)定义为实际步长与理想步长之间的最大差别。
这里的“理想”不是表示理想的转换曲线,而是表示ADC的分辨率。
DLE以ED标注,见图5。
ED=实际转换步长1LSB理想情况下,当模拟输入电压改变1LSB应该在数字输出上同时产生一次改变。
如果数字输出上的改变需要输入电压大于1LSB的改变,则ADC具有微分线性误差。
因此,DLE对应于需要改变一个数字输出所需的最大电压增量。
图5微分线性误差的表示例子说明例子说明一个给定的数字输出,应该对应到一个模拟输入的范围。
理想情况下,步长应为1LSB。
假定在模拟输入电压在1.9998V至2.0014V,得到了相同的数字输出,则步长宽度是2.0014V1.9998V=1.6mV,此时ED是高端(2.0014V)与低端(1.9998V)的差减去1LSB对应的电压。
如果VREF+=3.3V,模拟输入1.9998V(9B1h)可以产生的输出结果介于9B0h和9B2h之间;
同样,模拟输入2.0014V(9B3h)可以产生的输出结果介于9B2h和9B4h之间。
这样对应9B2h的综合电压变化范围是:
9B3h9B1h,即:
2.0014V1.9998V=1.6mV(1660V)ED=1660V805.6VED=854.4VED=(854.4V/805.6V)LSBED=1.06LSB如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度AN2834ADC误差的种类6/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本这里我们假定高于2.0014V的电压都不能得到9B2h的数字输出结果。
当步长宽度小于1LSB,误差ED是负值。
1.1.4积分线性误差积分线性误差积分线性误差(ILE)是所有实际转换点与终点连线之间的最大差别。
ILE以EL标注,见图6。
终点连线可以理解为在A/D转换曲线上,第一个实际转换与最后一个实际转换之间的连线;
EL是每一个转换与这条线之间的偏差。
因此,终点连线对应于实际转换曲线,而与理想转换曲线无关。
ILE也被称为积分非线性误差(INL),ILE是DLE在所有范围内的积分。
图6积分线性误差的表示例子说明例子说明如果第一次转换(从0至1)发生在550V,而最后一次转换(从FFEh至FFFh)发生在3.298435V(增益误差),则在转换曲线上,实际数字输出1h至FFFh之间的连线就是终点连线。
1.1.5总未调整误差总未调整误差总未调整误差(TUE)定义为实际转换曲线和理想转换曲线之间的最大偏差。
这个参数表示所有可能发生的误差,导致理想数字输出与实际数字输出之间的最大偏差。
这是在对ADC的任何输入电压,在理想数值与实际数值之间所记录到的最大偏差。
TUE以ET标注,见图7。
TUE不是EO、EG、EL、ED之和,偏移误差反映了数字结果在低电压端的误差,而增益误差反映了数字结果在高电压端的误差。
图7总未调整误差例子说明例子说明如果VREF+=3.3V并且VAIN=2V,理想的结果是9B2h;
但在转换中,得到了9B4h,这个偏差可能是DLE和ILE同时作用的结果:
如何在STM32F10xxx上得到最佳的ADC精度AN2834ADC误差的种类7/19参照2008年11月AN2834英文第1版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本TUE=绝对值(实际数值理想数值)=9B4h9B2h=2h=2LSB1.2与环境相关的与环境相关的ADC误差误差1.2.1电源噪声电源噪声模拟电源引脚是用于为转换提供参考电压,因为ADC输出是模拟信号电压和模拟参考电压之间的比例数值,因此任何模拟参考电源上的噪声都会使转换的数值产生变化。
例如:
模拟参考电压为3.3V,输入信号为1V,则转换的结果是:
(1/3.3)x4095=4D9h如果在供电电源上有一个峰-峰为40mV的纹波,则当VREF+处于尖峰时,转换的结果变为:
(1/3.34)x4095=4CAh通常开关式电源(SMPS)具有内部的快速开关功率晶体管,这会在输出上产生高频噪声,开关噪声的范围介于15kHz至1MHz之间。
1.2.2电源稳压电源稳压ADC转换结果是模拟输入信号与VREF+数值的比率,电源稳压对于ADC的精度是非常重要的。
如果电源输出,在连接到VDDA或VREF+时,因为负载和它自身输出阻抗的原因而下降,则在转换结果上将产生误差:
,这里n是ADC的分辨率(STM32中n=12)如果参考电压变化了,数字输出会跟着变化。
如果参考电压为3.3V,并且VAIN=1V,则数字输出为:
如果提供的电压连接到VREF+后改变到3.292V,则数字输出变为:
由电压下降引入的误差为:
4DCh4D9h=3LSB1.2.3模拟输入信号的噪声模拟输入信号的噪声在采样时间里,小的但是高频的信号变化可以导致大的转换误差。
这样的噪声是由诸如电机、引擎点火、电力线等电子设备产生,并且在源信号(如传感器)上叠加了一个多余的噪声信号;
因此,ADC转换的精度受到了影响。
1.2.4ADC的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- AN 如何 STMF 得到 最佳 ADC 精度
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)