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基于MSP430F1611中AD采样不准确与分压电阻设计方案

来源: elecfans
2022-08-09
类别:工业控制
eye 32
文章创建人 拍明芯城

原标题:基于MSP430F1611中AD采样不准确与分压电阻设计方案

  Q: 学生正在做电源题目,AD检测电源输出电压时发现一系列问题,请各位老师帮忙解答一下,谢谢啦。

  一、4个疑问

  1. MSP430F1611的AD是什么类型的? (SAR型、开关电容、Flash、双积分型、etc)

  2. MSP430F1611分压电阻接多少合适?(输出直流电压为10~20V)

  3.AD输入端接跟随器误差能降低一些,但效果不明显,且用AD817做的更随器,要高于1.1V才能更随,有没有一款运放芯片,能在0.5V以上开始跟随呢?

  4.有没有什么方法不用分压电阻测量高于AD基准电压的输出电压值?

  二、AD采样问题的发现

  1.发现分压电阻不是线性的

  背景:分压电阻300K、100K,接不同负载输出具有压降,负载变化,输出电压变化。

  对应不同电压的分压电阻测试曲线如下图:

  

1.jpg


  (横坐标为采样点AD值,纵坐标为实际输出电压)

  经测试分析,其实分压电阻比值是不变的,而是不同电压下,AD采样不准确,导致分压电阻在不同电压下不再线性。

  AD直接测电压是准确的,而用分压电阻测电压却不准了,原因何在呢?

  2. 分压电阻取值

  原来认为:为了减小分压电阻损耗,所以接越大越好。但现在发现这是错误的。

  刚刚接了10M和1M的电子分压,使用1611内部AD采样,发现采样值极其不准确。逐步分析后,考虑到是分压电阻的问题,上网查,果真如此。因不知F1611内部AD是什么类型,又不知应该采用多大分压电阻合适,所以上论坛请问各位老师了。

  A1:

  1. MSP430F1611的AD是SAR型的;在对应的User guide中有提到。

  2. 关于分压电阻的选取,建议参考:

  (1). 之前大家的讨论帖:

  Q: 如何将幅值大于3.3v的信号(比如0-12v)送入msp430进行AD转换????用运放吗?还是电阻分压?电阻分压会不会导致采集结果不准?电阻阻值和标称值有点误差所致。

  A: 用衰减输入信号的方法,就像万用表的原理,分档测量,大电压档用精密电阻做衰减器,不过这样会降低测量精度。或者直接用可编程运放,单片机多次采集测量,分析输入电压的范围,自动调整放大倍数,直至被测电压输入到A/D入口的电压接近基准源的最大值,这样测量的精度是最高的,不分档的全自动万用表就是这样工作的。

  如果采用电阻分压方式,标称值和实际值存在一定误差,可以选择高精度的电阻,也可以增加调校来校准其误差。

  在进行电阻分压的时候注意电阻值的大小,当电阻值很大时到达M级时相当于信号源的输出阻抗很大,这时就要增大单片机的采样保持的时间,使得AD测量准确~

  您好!在运用MSP430F5529的ADC时同样遇到了这样的问题,我的采样电压范围0V~4.2V,想用精密电阻分压,关于MSP430的ADC输入阻抗这一参数不清楚,所以分压电阻值不好确定,不知430的ADC输入阻抗是多少?分压电阻27K+100K是否合理?或给予推荐电阻值,谢谢!(论坛中相关的两个帖子查看过。)

  (2): 此应用手册中的2.2.4 Resistor Divider, 这篇文章还是很推荐的。

  A2:

  1. MSP430F1611 的ADC类型为SAR,参见MSP430F1XX 用户手册;

  2. 输入电阻太大会影响AD采样,太小导致功耗较大,其ADC输入端会存在一个阻抗,大约会在100欧姆,输入阻抗可以选择1M,考虑其输入电压范围在10~20V,建议选择150K + 750K分压。 如果需要精度比较高,建议添加软件校准,分别输入两个固定电压进行软件校准。

  3.如果用运放,满足你的要求可以选择低offset,单极性供电,rail to rail 类型的运放,TI有很多这样的产品,可根据自己的需求进行选择。

  4.以12bitADC为例,其原理是将REF- -- REF+的电压均分到0-4095的数字上,所以低于REF-的模拟量输入转换结果为0,高于REF+的模拟量输入转换结果为4095,这个说明详见ADC部分的user manual。

  5.ADC采样不准的问题,ADC内部是有等效输入电阻的,F1611的等效输入电阻最大值才2Kohm,所以没有跟随器时,分压过来的信号接入ADC后会有阻抗匹配的问题,把ADC采样的原理图发上来大家帮你分析一下。

  6.还有一个需要注意的问题就是,ADC采样保持时间的设定,ADC内部S/H等效一个RC,如果外部电阻过大,充电时间会延长,这也是引起电阻越大越不准的一个原因,可以估算信号的变化速度设置合适的ADC采样时间。


责任编辑:David

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