假定MCU的供电是3.3V,ADC才能检测的电流范围是0-3.3V,假如要检测如电瓶电流6V的这些场景,该如何办呢?
很容易就能想到的方式是先进行内阻分压,将低于3.3V的电流分到ADC的阻值内进行采集,最后再换算回实际电流。这就引入了一个问题电阻并联分压公式,分压电流该选多大?例如进行1/2分压,是选2个1KΩ串联还是选两个1MΩ串联呢?内阻值能够随便选择呢?
先说推论:内阻不能随便选,首先它不能太大!
以为事例,在数据指南中可以见到外部输入阻抗有一个最大值50kΩ的要求。
这个值是由下边的估算公式算下来的,
须要注意的是输入阻抗的最大值并不是固定不变的,不是说只要大于50kΩ就可以,由于它和ADC时钟频度、采样周期、转换位数都有关系。例如前面表格中,当ADC时钟频度14Mhz,取样周期1.5,转换位数12时,最大输入阻抗就是0.4kΩ。
Tab46标称的最大输入阻抗50kΩ,是在ADC时钟频度14Mhz,取样周期55.5,转换位数12时估算下来的值,它同时也是ADC模块所能接受的最大值(受硬件决定,这也是为何Tab47最后两行写NA的缘由,即使依照公式也能算下来一个比50更大的值)。
简单来说,可以如此理解:由于ADC内部的取样保持电路(电容组成),假如外边的内阻大,才会造成RC电路充电时间长,假如取样周期小,都会导致电容在没完全饱含电的情况下就被采集,自然ADC得到的数就不准。
从提升ADC取样速度的角度来说,内阻越小,RC充放电速率快,ADC的取样速度能够更高。不过内阻小,会减小帧率,在对帧率有要求的场合,这个内阻还不能选的太小。
对于必须低输入阻抗,同时又须要低帧率的场合,可以先用大内阻分压,前面再用集电极追随器的形式。
内阻大小的问题说完了,还有最后一个问题,等效输入阻抗和第一幅图里的两个串联分压内阻是哪些关系?等效输入阻抗是R1、还是串联值R1+R2电阻并联分压公式,还是并联值R1*R2/R1+R2呢?这个问题曾困扰了我很久,当初念书时学的理论知识全交给老师了。
这个问题可以如此简单想,假定R2是0Ω,步入到ADC的电流就是GND,和R1是多大就没关系了,等效输入阻抗就是0Ω。再假定R2无穷大,等于是断掉,内阻只有R1了。如此一想答案就清晰了吧,等效输入阻抗是两个分压内阻的并联。