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如何用单片机读取外部电压ADC的阻抗匹配

单片机的参考电压一般为3.3V。如果外部信号超出AD测量范围,则可以使用电阻分压器方法,但应注意阻抗匹配问题。例如,SMT32的模数输入阻抗约为10K。如果外部分压器电阻不能远小于该值,那是因为信号源的输出阻抗很大,而AD的输入阻抗很小,所以输入阻抗会影响信号源信号。电压引起分压,最终导致电压读数出现较大误差。因此,为了使用单片机读取外部信号电压,必须为外部分压器选择一个较小的电阻,或者如果需要功耗,则可以选择一个大电阻的分压器,并且然后可以使用电压跟随器进行阻抗匹配(电压跟随器的输入阻抗可以达到几兆欧姆,输出阻抗可以达到几欧姆或更小)。如果信号源的输出阻抗较大,则可以使用电压跟随器进行匹配,然后可以连接电阻分压器。对于外部ADC芯片,在选择类型时,请注意其类型(SAR型,开关电容器型,FLASH型,双积分型,Sigma-Delta型)。不同类型的ADC芯片具有不同的输入阻抗-1。 SAR类型:此ADC的内部电阻非常大,通常高于500K。即使ADC的阻抗很小,阻抗也是固定的。因此,即使被测源的内部电阻稳定,也仅相当于一个电阻分压器,并且可以进行校正。 2.开关电容器类型:例如TLC2543,它需要非常低的输入阻抗才能对内部采样电容器快速充电。这时,最好有一个低电阻源,否则会引起误差。如果不可能的话,可以在外部并联一个大电容器。每次采样后,大电容器的电压不会下降太多。因此,在并联连接外部大电容器之后,开关电容器的输入可以等效于纯电阻性阻抗,可以对其进行校正。 3. FLASH类型(直接比较类型):大多数高速ADC是直接比较类型,也称为闪存类型(FLASH),通常为低阻抗。需要低阻抗源。它对外部具有纯电阻性,可以直接连接至运算放大器。 4.双积分型:这种类型的大多数具有极高的输入阻抗,几乎不需要考虑阻抗; 5. Sigma-Delta类型:这是目前精度最高的ADC类型。需要注意以下问题:测量范围问题:SigmaDelta ADC是开关电容器类型的输入,必须具有低电阻源。因此,为了简化外部设计,集成了大多数内部缓冲器。当缓冲器打开时,它对外部具有很高的抵抗力,并且易于使用。但是请注意,该缓冲区实际上是运算放大器。然后,上下导轨必须受到限制。大多数缓冲器在下轨为50mV,在上轨为AVCC-1.5V。在此应用中,公共输入范围大大减小,并且无法测量0V。要非常小心!通常用于电桥测量,因为共模范围约为1 / 2VCC。不必太担心缓冲区的零投票,可以通过内部清零寄存器轻松地对其进行纠正。输入端存在RC滤波器问题:SigmaDelta ADC是开关电容输入,在低阻抗源上工作良好。但是有时为了抑制共模或抑制奈奎斯特频率之外的信号,有必要在输入端添加一个RC滤波器。通常,最大允许输入阻抗与C和增益之间的关系表在DATASHEET上给出。此时一个非常奇怪的特征是C越大,必须相应地减小最大输入阻抗!起初,很多人可能会感到困惑,但实际上,很容易理解电容器长时间的充电特性。另一个折衷方案是将C设置为非常大,远大于采样电容器Cs的几百万倍(通常为4-20PF),然后输入等效的纯电阻,并且可以使用GainOffset寄存器校正分压误差。运算放大器一定不能直接连接到SigmaDelta ADC:如前所述,开关电容器输入电路电路使用采样电容器从输入中采样。每次将其与运放并联时,都会显示低阻抗,这与运放的输出阻抗不同。负反馈立即开始纠正,但运算放大器的压摆率(SlewRate)为l