Нелинейности внутреннего АЦП в STM32, STM32F103RET6 GH22S 9U Опции

[Леонид Иванович]

Без проблем. Видно, что время переходного процесса сильно увеличилось, но ошибка стремится к тому же значению, что и для емкости 1 uF.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ViKo]

Вы правы. Попробую сам в LTspice.

[Леонид Иванович]

Вообще, выводы находятся в соответствии с рекомендациями документа AN2834. Там на стр. 40 приведена точная формула для минимального периода выборок tc (величина, обратная Fs) для случая большой Cext. Только там может сбить с толку фраза "An extra large Cext enables sampling more often". Формула в документе приведена верная, вот только не сказано, что при увеличении Cext величина Fs не может быть сделана сколь угодно большой, так как она стремится к своему пределу, который дает приведенная мной формула.

Поэтому если источник сигнала обладает высоким внутренним сопротивлением Rin, то на вход АЦП нужно подключить большую емкость Cext > Csh * 2^(N+1) (для АЦП STM32F100 получается Cext > 68 нФ) и установить частоту выборок не более предельного значения Fs < 1 / (2^(N+1) * Csh * Rin).
Для АЦП STM32F100 получается Fs < 15*10^6 / Rin. Например, для Rin = 100 кОм частота выборок не должна превышать 150 Гц.

Для случая низкоимпедансного источника сигнала (например, выход ОУ), тоже рекомендуется на вход АЦП утанавливать RC-цепочку. Ее назначение - изолировать выход ОУ от входа АЦП с его большими импульсными токами в момент начала выборки. Только в этом случае емкость выбирается значительно меньшей. Рекомендуют порядка 20..50 * Csh, для STM32F100 это около 220..470 пФ. Для получения ошибки меньше 1/2 LSB постоянная времени входной RC-цепочки должна быть в ln(2^(N+1)) раз (для случая 12-разрядного АЦП примерно в 9 раз) меньше времени выборки ts.


Сообщение отредактировал Леонид Иванович - Mar 4 2014, 11:46

[ViKo]

Возник один вопрос, вспомнил про эту тему.
Зачем в STM32 можно задавать разное время выборки для АЦП? Про высокое выходное сопротивление источника сигнала - говорили. А, ну да, повесить большой конденсатор параллельно входу, подавить ВЧ-помехи. И это всё?
О - специально добавить последовательный резистор, ограничить полосу!

[Леонид Иванович]

Увеличение времени выборки ts может потребоваться в том случае, если источник сигнала имеет высокое внутреннее сопротивление. Тогда для зарядки емкости УВХ с точностью 1/2 LSB может потребоваться значительное время, которое и достигается увеличением ts. Другой случай - если мы добавляем на вход RC-цепочку для ограничения полосы, тогда тоже требуется увеличивать ts, обеспечивая зарядку емкости УВХ + внешняя емкость с точностью до 1/2 LSB. При этом допустимыми являются очень ограниченные значения постоянной времени ввиду ограниченности значения ts. Только малая часть графика Figure 26 из AN2834 лежит в рамках допустимого. Если по каким-то причинам постоянная времени входной цепи большая (например, имеем высокоомный источник сигнала), то время выборки увеличивать бесполезно. Тогда для устранения погрешности требуется снижать частоту выборок.