提高SAR ADC精度的外围电路RC元件取值公式推导

news/2024/10/2 18:02:17

  此笔记源起于使用ADC直接连接NTC测量温度的扩展,其实之前也记录过ADC前端RC电路元件如何的取值笔记,那时并不太明白,只是根据ADI的视频简单的记录了下计算公式和步骤。

参考一:使用外部组件提高 SAR ADC 精确度

参考二:通过单端 ADC 监测 NTC 热敏电阻电路

 

1. NTC测温电路,右边为等效电路

 

2. 工作原理

电路在工作的时候,首先S1闭合,S2断开,Cin两端的电压给Csh充电,ADC采集电容Csh上的电压。在采样结束后,S1断开,S2闭合,Csh放电。

 

3. 公式推导

3.1 首先确定测量精度,如1 LSB、1/2 LSB

1 LSB精度::VIN-V(Csh)≤V(FSR)/2^n    ①

1/2 LSB精度:VIN-V(Csh)≤V(FSR)/2^(n+1)   ②

VIN--------------------输入电压,也就是被采集的信号

V(Csh)----------------ADC内部采样保持电容Csh上的电压

V(FSR)---------------ADC满量程电压

n-----------------------ADC位数

 

3.2 V(Csh)电压

V(Csh)(t)--------------------------------t 时刻电压

V(Csh)(t0)------------------------------t0 时刻电压,电容Csh的初始电压

VIN------------------------------------ --输入电压,也就是被采集的信号

------------------------------------ --ADC内部RC时间常数,Rsh*Csh

 

3.3 只考虑ADC内部RC时间常数推导,使用1/2 LSB测量精度,通过②、③得

此为ADC内部的RC时间参数,即Rsh、Csh,其值ns级别,不是影响采样精度的主要因数。

 

 3.4 考虑外部RC电路影响,公式推导

从电荷角度看,当S1闭合,S2断开时,Cin、Csh对电荷重新分配,Cin的电压会下降,Csh电压会上升。因为Cin靠的近,在最开始时,主要是Cin放电给Csh充电,在Cin、Csh电压相等时,由最初的电压VIN给两个电容充电。

Qtot=Qcin+Qsh     ④

Ctot=Cin+Csh       ⑤

Vtot=Qtot/Ctot      ⑥

Qtot---------------------------------------------Cin、Csh电荷之和

Ctot---------------------------------------------Cin、Csh电容之和

Vtot---------------------------------------------Cin、Csh电容电压

Vtot=(Qcin+Qsh)/(Cin+Csh)

=>(Cin*Vin+Csh*Vsh)/(Cin+Csh)

=>Cin*Vin/(Cin+Csh)+Csh*Vsh/(Cin+Csh)

设Cin/Csh=a,则

Vtot=a*Vin/(a+1)+Vsh/(a+1)              ⑦

 

由电容充放电公式可得

          ⑧

按照1/2 LSB精度,则

VIN-Vtot(t)≤V(FSR)/2^(n+1)

按照3.3的推导步骤,得

     ⑨

taq-------------------------------------------------------------ADC采样时间

-------------------------------------------------------------Rtot*Ctot时间常数,Rtot=Rin+Rsh;Ctot=Cin+Csh;Rsh通常相对Rin非常小,计算时可忽略其值

V(FSR)------------------------------------------------------ADC满量程电压

VIN-------------------------------------------------------- --输入电压,也就是被采集的信号,计算是可将VIN=V(FSR)

a-------------------------------------------------------------Cin/Csh比值

Vsh----------------------------------------------------------Csh采样前得初始电压,有两种情况,Vsh=0,适合低速率(信号频率≤(采样频率/10)) ;Vsh=VIN/2,多通道采样

注意:ADC得采样频率f(sample)=ADC采样时间taq + ADC转换时间tcov

根据公式⑨即可反推Rin、Cin值,或者根据给定得Rin、Cin计算出采样率、采样时间。

 

 

 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.ryyt.cn/news/55354.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

Python自动复制Excel数据:将各行分别重复指定次数

本文介绍基于Python语言,读取Excel表格文件数据,并将其中符合我们特定要求的那一行加以复制指定的次数,而不符合要求的那一行则不复制;并将所得结果保存为新的Excel表格文件的方法~本文介绍基于Python语言,读取Excel表格文件数据,并将其中符合我们特定要求的那一行加以复…

统信UOS系统常见故障及处理方法

一、系统及软件使用: 统信下载软件方法: 统信系统由于和Windows系统内核不同,不能直接安装互联网上Windows系统的exe文件,需要下载适合系统本身的软件,且互联网上很难找到对应的软件,但统信系统内置了应用商店程序,如需安装软件在“应用商店”下载。点击左下角的启动器,…

四元数

四元数 定义 【四元数的可视化】 https://www.bilibili.com/video/BV1SW411y7W1/?share_source=copy_web&vd_source=ac806c24de13bf5f509bf105a8578e24 \[0.00 + 8.46i + 2.64j + 3.38k\\ \]最左侧实数称为标量部分,右侧\(ijk\)虚部称为向量vector \[i^2+j^2+k^2=1\\ ij=…

GAMES102 Lecture 01

Lecture 01图像是离散的像素图形是具有数学意义的点、线、面,是连续的,有数学表达的渲染是在解积分方程仿真是在解偏微分方程函数拟合 线性空间元素之间有运算:加法、数乘 线性结构:对加分和数乘封闭加法交换律、结合了、数乘分配律基/维数:\(L=span\{V_1,V_2,...,V_N\} =…

乡味

今天又吃到了小时候的五仁月饼,香得很。前天是外公的忌日,老妈回去看他们的时候从小镇给我买的。 小时候,我家房后就是一家食品加工厂,做蛋糕做月饼。印象中每年中秋那一段时间,我家那一片儿总是弥漫着甜丝丝的味道。那会儿我总是盼着,盼望着中秋啥时候来啊,外婆啥时候来…

scroll相关

本文来自博客园,作者:jialiangzai,转载请注明原文链接:https://www.cnblogs.com/zsnhweb/p/18391275

nodejs起一个http2

静态页面 其实就是复制官网的代码 其中证书 是我自己申请的可以用证书 dingshaohua.comimport fs from "fs"; import http2 from "node:http2";const server = http2.createSecureServer({key: fs.readFileSync("/etc/letsencrypt/live/dingshaohua.c…

Tmux使用介绍

Tmux使用介绍 Tmux是一个终端复用器(terminal multiplexer)。如果您有使用screen的经历的话,您可以理解为Tmux是screen的不同实现软件。本教程将讲解Tmux的基础用法。 会话与进程 命令行的典型用法是打开终端(terminal)后,在里面输入指令。用户的这种与计算机交互的手段,…