ADC(模拟-数字转换器)将模拟信号转换为数字信号时需要进行取样,而取样的间隔时间就是采样周期。采样时长与数字信号的精度成反比,即采样周期越短,数字信号精度越高。因此,转换精度与采样率有直接关系,采样率越高,转换精度就越高,反之则越低。
采样率决定了ADC在一秒钟内采样的次数,通常采时钟的hz(赫兹)来表示。比如采样率为1ksps(千赫兹),则ADC一秒钟内采样1000次,即每采样一次需要1/1000秒,相应的采样周期为1ms(毫秒)。
ADC转换所基于的参考电压也会对精度产生影响。对于一个8位的ADC,如果参考电压为2.56V,那么它的分辨率就是0.01V(2.56V/256),因为这个ADC最小的量化电平是2.56V/256=0.01V。如果更换参考电压为5V,那么分辨率就变为0.0195V(5V/256),因为在相同的8位空间内,分辨率会变得更低。因此,为了提高ADC转换的精度,选择更稳定的参考电压会更为重要。
ADC的电源必须是干净的、稳定的和可预测的才能够提供正确的操作。因为ADC在它的工作周期内,将信号放大到算法级别,所以供电的稳定性会直接影响到输出码的精度。如果系统电源或模拟电源存在噪声、闪烁或抖动,这些干扰会通过ADC电源引入到ADC转换的输出值中,从而降低精度。
在电源分离器和ADC引脚附近使用电容、抗休机电感和电源过滤器等元器件可以弱化更高频率的噪声,并提供更干净的参考电压,从而提升ADC精度。
ADC不应该受到外来干扰,包括信号源和其他电路的信号穿越电路板和电源轨。对于功率输出较大的电路,需要分离电路板和ADC并防止任何电流穿过它们的共同地线。此外,抗干扰能力更强的差分输入会比单端输入更有优势,因为它们可以优化共模抑制比。
在ADC与MCU之间的引脚和布线中,还需要注意防止布线过长,同时加装陶瓷电容、电容绕组以及电流限制电阻等被动元件。将它们安置在ADC引脚附近可以有效地降低布线的电感并提高精度。