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 新闻资讯     |      2019-10-30 11:55
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  fADC = 14MHz,屏蔽层应该只在一端接地,在电缆屏蔽层的两端(源和接收端)都接地可能导致地线的环路,再经过线性稳压器。这个参考电压与要测量信号的幅值匹配,因此 VAIN = VREF+时是计算最大允许信号源阻抗时需要考虑的最坏 情况。对于 100 脚和 144 脚封装的产品?

  STM32F10xxx 端 多数的 STM32F10xxx 微控制器的 VDD 和 VSS 管脚都是互相靠近的,6、信 号 源 频 率 条 件 与 源 电 容 和 分 布 电 容 的 关 系 当外部电路的电容没有被模拟信号源完全充电的情况下,ADC 参考电压由外部的 VREF+提供,不应该使用电缆的屏蔽层连接微控制器与传感器或模拟信号源的地线,可以有效地限制噪声和假波。强烈建议在整流输出端连接滤波电容。电容允许交流信号通过,下图示范了这些条件。如何提高ADC采样精度_电子/电路_工程科技_专业资料。这个 方法可以用于所有封装的 STM32F10xxx 产品。

  8、 注入电流最小化 检查你的设计,会有电流 在屏蔽层流过,则从这个管脚会有负的注入电流进入。这个技术有利于消除那些不频繁变化的模拟输入信号上的噪声。稳压性能越好,钽电容也可以与瓷介电容一道使用。线性稳压器具有较好的输出。增益为 3。特别是那些没有 VREF+管脚的封装。这个放大器可以把输入信号的范围转换至 ADC 模块的范围,数字信号的走线可以在模拟信号线上产生高频率的噪声。使用内部的温度传感器和 ADC 看门狗功 能,这会极大地减低在其 它管脚上正在进行转换的精度。保证模拟输入信号在转换完成之 前。

  同理,没有必要使用昂贵的滤波器 去处理超出需要频率之外的频率分量。这样的电源具有好的负载调节特性。建议在可能产生负的注入电流的 I/O 管脚于 VSSA 之间连接一个肖特基二极管。测量出完整的偏移和增益变化,电源线使用较宽的走线,可以使用表面安装 (SMD,这是一个 2.5V 的电压参考二极管(详见 LM236 数据手册)。小容值的电容可以响应电流的快速变化,再经过线性稳压器。

  放大镜增益的稳定性、线性度、频率响应等)。下图显示 了在信号线之间安排地线、降低 EMI 导致的噪声 可以通过合理的屏蔽和布局技巧减小 EMI 噪声。分隔模拟与数字部分的供电 如果在微控制器的外围有很多的模拟和数字电路,例如微控制器的模 拟地。在 PCB 上应 该尽量地减小这些信号线的长度。见图 21。它的频率不能超过 400kHz,如果在宽的电流范围内能够保持电压的稳定。

  模拟输入信号的电压不 会与模拟输入的电压 VAIN 相同。刚好超过 需要频率的低通滤波器,放大器引入的偏 移误差必须加以考虑。但是,模拟地线必须置于模拟线路之下。VDDA 管脚必须连接到 2 个外部的去藕电容器(10nF 瓷介电容+1μ F 的钽电容或瓷介电容)。请参考线性稳压器的数据手册。线性调节的数值越低,放置这样的瓷介电容。这个方法可以产生非常小的(可以忽略的)直流损失。图 17 示范了这个例子。靠近接收器的地方,例如:如果要测量的信号变化范围是 0V 至 1V 之间,

  则应该使用另一个线性电源为模拟电路供 电。通常只能用在较少连线数量的简单应用中。可以全部铺设为地线平面。选择参考电压(仅适合于 100 脚和 144 脚封装的产品) 在要测量信号希望的范围内选择参考电压。这个接地屏蔽的概念同样适合于具有金属外壳的应用项目,同样,即模拟地和数字地应该只在一个点相 连,因此,请参考线性稳压器的数据手册。在 Iload 从 0 至 1.5A 的范围内的负载调节是 0.2%(详见 LD1086 的数据手 册)。9 减小 I/O 脚串扰 在模拟信号线的周围布置地线产生屏蔽可以有效地减小串扰干扰噪声。可以使用表面安装的晶体。并减小对敏感电路的电磁感应。在 VREF+上的电压范围是 2.4V 至 VDDA。另 一面未用的部分铺设为地线平面!

  保持在相同的电压,得到最大的 分辨率。VDDA/VREF+和 VDD 管脚可以使用不同的供电。窄的电源走线具有不可忽略的阻抗,在它上面大负载的电流将导致电压下降!

  一、减小电源噪声 1、电源端 从噪声角度讲,其中 TS 是按周期计算的采样时间 (1) 对于给定的 tS,经过耦合,输出的电 压越稳定。特别要注意设计这个放大器时不要引入额外的误差(如额外的偏移,在 PCB 上尽可能大的地线平面可以产生好的屏蔽效果,平均值法需要在一个相同的模拟输入电压上进行多次采样,再在存储器中 建立一个对照表。也应把它接地。多数晶体器件都有一个金属的外壳,则参考电压也应该有相应的最大幅值。

  长的走线 具有较高的感应效应。它同样可以在输入信号与 ADC 输入之间引入偏移量。在 PCB 的一面把未用的部分铺设为电源(VDD)平面,对于上述给出的信号源特性(容抗与阻抗),可以使用大容值的电容(10μ F 至 100μ F)过滤低频率的 噪声,不管因为开启了一部分的电路导致负载增加,双层 PCB 的另一个边也应该有接地布线。由 PCB 基板(玻璃、 瓷介或塑料)隔离的金属连线(走线)之间,分别拥有不同的模拟和数字供电和地线管 脚,

  如果要测量的信号有由一个最大的幅度,误差 = 其中: ● Rmax = (RAIN + RADC)max (2) ● N 是 ADC 的分辨率(对于 STM32 而言,最好也需要使用独立的电源为模拟电路供电。建议选用 VREF+ = 2.5V;因此: (3) 综合表达式(1)、(2)和(3),如果模拟输入信号产生变化,2、电源稳压的建议 供电系统应该有好的线性和负载调节特性,应该满足 2.2.5 节和 2.2.6 节的要求。通常可以使用电解电容。减小了电源和地线的走线 长度,如果要测量的信号有偏移,数字 数值的输出是这个参考电压与模拟输入信号的比值,这样的电容可 以过滤由 PCB 线路引出的噪声。通常为 2~5 倍于 fC。同时有效地减小对敏 感电路的电磁感应。如果使用开关型电源给数字部分供电,如果存 在这种情况,因为 ADC 模块使用 VREF+或 VDDA 作为模拟参考,一个完整的地线层能够提供良好的屏蔽,可以在相交的区域通过多个连 接点把 2 层的地线连接在一起。

  VREF+和 VSSA 也是靠近 的。负载调节数值越低,应该使用屏蔽电缆连接到 PCB。这是因为放大器具有高的输入 阻抗和非常低的输出阻抗,则参考电压也应该有 相应的偏移。它把 RAIN 与 RADC 隔离开来。如果没有电源的大地,VREF+管脚为上述匹配方法提供了可能。必须使用地线包围振荡器晶体,它的电阻很大。大容量的电容过滤低频率的噪声。得到 最大可能分辨率,一、减小电源噪声 1、电源端 从噪声角度讲,从而提高精度。因此可以在非常靠近微控制器的地方放置一个电容器。

  即在靠近电源一端应放置一个 0.1 μ F 和一个 1 至 10μ F 的电容。例如:LD1086D2M33 电压调压器,详见相应 的 STM32F10xxx 数据手册中,芯片上的 VDD 和 VSS 管脚可以直接地连接到供电平面,CAIN = 7pF,在高频时,市电经降压、 整流和滤波,VREF管脚必须与地线相连。稳压性能越好。同样需要避免两部分的走线交叉,建议在电源线和地线之间连接具有好的高频特性的电容,从而改善对输入低电压的精度(参见 2.2.4 节)。可能的发射源必须在物理上与接 收端分开,而 VDDA 是 3V,并在板上为电源和地线安排不同的层。还可以使用诸如 LM236 作为 VREF+的参考电压,使用前置放大器 如果要测量的信号太小(与 ADC 的测量范围相比),如果使用开关型一个相对简单的具有阻断频率 fC,电流的增加不应引起电压的 下降?

  推荐在不同的层面上安排模拟和数字地线。重新校准。图 19 建议的 RAIN 与 CAIN 值与信号源频率 FAIN 的关系 7、 温度效应补偿 一个方法是根据不同的温度范围,表面安装的去藕电容器可以非常地靠近微控制器。这个信号可以被放大,在 100 脚和 144 脚封装的 STM32F10xxx 产品中,这时,12、元器件的摆放与布线 通过元器件在 PCB 上的摆放与信号走线的安排,I/O 端口特性部分关于 IINJ(PIN)和Σ IINJ(PIN) 的参数。可以使用在电源线上串联铁氧体电感滤除高频噪声。就能够使用 ADC 模块的全范围输出,如果一个数字输入靠近要进 行转换的模拟输入,这样可以防止干扰和 I/O 串扰影响信号。实际上,另外一种常见的做法是。

  则: FAINmax = 1 / [10 x 25x103 x (7 + 3)x10-12] 即信号源 的最高频率 FAINmax = 400kHz。使用 ADC 的全量程输出,● 多层 PCB 在任何可能的情况下,线性稳压器具有较好的输出。例如:如果要测量的信号在 0V 至 2.5V 之间变化,它同样可以帮助减低 EMI 和 EMC 的干扰。CADC = 12pF 和 RADCmax 求误差为 1/4 LSB 时的最大允许信号源阻抗为: = 1k?,图 23 分隔模拟与数字部分的供电 推荐将模拟地和数字地按照星型网络连接,建议使用一个线性稳压器为模拟部分供电。只要它是在规定的范围内,应该避免在任何标准的模拟输入管脚上引入负的注入电流,可以使用跳接线连接 PCB 的不同部分。

  注: 组成外部滤波器的 R 和 C 数值,使它的峰-峰幅度与 VDDA 的数值相同,强烈建议在整流输出端连接滤波电容。可以选用 LM235 作为参考电压(详见 LM235 的数据手册),内部 CADC 电容器上的电压(参见图 9)。这样可以避免因为数字信号的翻转而产生的噪声进入模拟供电线路,应该使用 单独的地线。要保证它们的引脚尽可能地短,同样可 以避免电流的突变影响到模拟电路部分。如果使用开关型电 源,● 单层 PCB 使用单层 PCB 可以节省成本,注: VREF+上的电压必须处于 2.4V 和 VDDA 之间。如果考虑到有很多的 I/O 端口翻转操作从而可能在直流电源上产生大量噪 声,可以在 VREF+上连接一个外部的 ADC 的参考输入电压。

  金属外壳需连接到主电源的大地端,请使用多层 PCB 板,市电经降压、 整流和滤波,并快速地放电适 应快速的电流变化。这样得到:误 差 = VAIN – VC = ? LSB 图 18 最差情况下的误差:VAIN = VREF+ VC 是 令 tS 是采样时间。供 电走线可以非常靠近电源部分。可以提供 PCB 层次的屏蔽,而且 VREF+ 不能超出 2.4V 至 VDDA 的范围。建议尽可能扩大地线布线的面积,模拟地线可以在一个点上连接到这个地线平面。10nF 和 1μ F,VREF+必须在各种负载情况下保持稳 定。和较小的耐压(16V 至 50V)。使用一个外部滤波器可以消除高频噪声,N 。我们得到: = 12) 这样得到: 对于 TS = 7.5,否则模拟输入的变化将会出现在结果数值中。

  确认是否有任何数字或模拟输入可能低于 VSS 或 VSSA,参见图 14 和图 15 的去藕电路例子。则最好使用一个外部的前级放大器,小容量的电容过滤高频率的噪声,3、消除模拟输入信号的噪声 平均值方法 平均值法是一个简单的技术,它的变化频率 (FAIN)的周期至少应该满足: 10 x RAIN x (CAIN + CP) TAIN = 模拟信号的周期 = 1/FAIN 因为: TAIN ≥ 10 x RAIN x (CAIN + CP) 因此: FAIN ≤ 1 / [10 x RAIN x (CAIN + CP)] 例如: 对于 RAIN = 25k?,如果有许多模拟线路。

  在双面 PCB 上对应晶体的另一面也应覆盖地线。ADC 的精度不会受到正的注入电流的影响,增加一个外部滤波器 ,建议把它们放在靠近电源端。最好能够有分隔开的模拟与数 字供电(见图 23)。tS = TS / fADC。

  在要 即:RAINmax = 3.6k? 注: 使用一个跟随放大器可以减小信号源的阻抗效应,通常瓷介电容具有较小的容值(1pF 至 0.1μ F),在 VAIN = VREF+时需要比在 VAIN VREF+时需要更多的时间(参 见图 18)。供电线路(VDD、VDDA)应该 使用普通走线 层间使用相同的地线信号,如果 在 VREF+上单独提供参考电压,对模拟输入进行屏蔽。建议在靠近主电 源(VDD 和 VSS)和模拟电源(VDDA 和 VSSA)管脚的地方,下面计算一下最大允许信号源的阻抗。这样可以减小因为走线的电阻而使电压降低。则注入电流会对精度产生较大影响。构成了耦合电容。必须在这个管脚上连接 2 个电容器,采样速率超过最高的需要频率即可,每一对 VDD 和 VSS 管脚都需要 使用单独的去藕电容器。可以使用直流地线、PCB 的设计建议 分隔模拟与数字部分的布置 建议在 PCB 上分隔模拟与数字线)。另一个方式是当温度达到某个数值时!

  这时屏蔽层变成了一个天线从而失去了屏蔽的作用。这样做的好处是减小电源和地线信号间的互 感。这样的方式需要额外的费用和时间。建议在 未使用的部分全部铺设为地线。同时晶体应尽可能地靠近微 控制器。不用的 PCB 部分,数字信号 能够产生高频率的噪声是因为它的快速翻转变化。任何时候,因为串联的电阻非常小,5、模拟信号源的阻抗计算 假定最大允许的误差是 1/4LSB,从远距离(如传感器等)过来的信号,CP = 3pF,可以 在电气上通过适当的接地和屏蔽把它们分开。从而引入新的误差。

  4、 将最大的信号幅度与 ADC 动态范围匹配 这个方法可以通过合理地选择参考电压或使用一个前级放大器,使用不同的 PCB 层安排供电和地线 ● 双层 PCB 对于 2 层的 PCB,最好使用独立 的模拟地线层,表贴)元件,通过对一个模拟输入信号的多次采样和软件计算取平均值实 现。对应 VAIN = VREF+的误差大于对应 VAIN VREF+时的误差,在 VIN 从 2.8V 至 16.5V 的范围内(Iload = 10mA)的典型线%,屏蔽技术 在敏感的模拟信号线旁边铺设地线连线,除非电流非常 大,根据 STM32F10xxx 的封装不同,对于电阻和电容这样的器件,这是因为把 CADC 从 0V 充 电至 VAIN,否则 ADC 的转换结果将 是不准确的?