【筆記】提高ADC精度的4種方法(附代碼)

1. 參考電壓不準確：

-使用外部參考電壓：將外部參考電壓連接到芯片的參考電壓引腳，確保參考電壓的穩(wěn)定性和準確性。例如，連接一個精密參考電壓芯片，如LM4040，來提供穩(wěn)定的參考電壓。

-校準參考電壓：通過測量實際參考電壓并校準內(nèi)部參考電壓的偏差來提高準確性。首先，使用一個已知準確的參考電壓源進行測量，然后將測量結果與期望值進行比較，并校準相應的參數(shù)，如內(nèi)部參考電壓的縮放系數(shù)。

示例代碼：

//使用外部參考電壓HAL_ADCEx_InjectedReferenceVoltageConfig(&hadc1,ADC_EXTERNALTRIGCONV_T1_CC1,ADC_INJECTED_RANK_1,ADC_EXTERNALTRIGINJECCONVEDGE_RISING,VREF_EXT);// 校準參考電壓float measuredVref = measureExternalReferenceVoltage(); // 測量實際參考電壓float expectedVref = getExpectedReferenceVoltage(); // 獲取期望參考電壓float vrefCalibrationFactor = expectedVref / measuredVref; // 計算校準因子HAL_ADCEx_Calibration_SetValue(&hadc1,ADC_SINGLE_ENDED,ADC_CALIB_OFFSET,vrefCalibrationFactor);//應用校準因子

2. 輸入信號干擾：

-硬件濾波：在輸入信號線上添加低通濾波器電路，以濾除高頻噪聲和干擾。這可以通過在輸入信號線和地之間添加電容器來實現(xiàn)。濾波器的截止頻率應根據(jù)應用的要求進行選擇。

-軟件濾波：使用軟件濾波算法對采樣數(shù)據(jù)進行濾波處理。常用的軟件濾波算法包括移動平均濾波、中值濾波等。根據(jù)應用的實際需求，選擇適當?shù)臑V波算法來平滑采樣數(shù)據(jù)。

示例代碼：

//硬件濾波ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);// 軟件濾波（移動平均濾波）#define FILTER_LENGTH 5uint32_t adcSamples[FILTER_LENGTH];uint32_t filteredValue = 0;
void filterADCValue(uint32_t newValue) { // 移動平均濾波 for (int i = FILTER_LENGTH - 1; i > 0; i--) { adcSamples[i] = adcSamples[i - 1]; filteredValue += adcSamples[i]; } adcSamples[0] = newValue; filteredValue += adcSamples[0]; filteredValue /= FILTER_LENGTH;}

3. 參考電壓和輸入信號之間的共模干擾：

-差分輸入采樣：使用差分輸入模式進行采樣，以抵消共模干擾。這需要使用帶有差分輸入的ADC芯片，并正確配置和連接差分輸入信號。

-屏蔽共模干擾：在輸入信號線和地之間添加屏蔽層，以減少共模干擾的影響。

示例代碼：

// 差分輸入采樣ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_DIFFERENTIAL_1_2;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1,&sConfig);
// 屏蔽共模干擾ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;sConfig.Rank = 1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;sConfig.Offset = 0;sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;sConfig.OffsetSign = ADC_OFFSET_SIGN_POSITIVE;sConfig.OffsetShift = ADC_OFFSET_SHIFT_NONE;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1,&sConfig);

4. ADC參考電壓的穩(wěn)定性：

-穩(wěn)壓器和濾波電容：使用穩(wěn)壓器和合適的濾波電容，以提供穩(wěn)定的參考電壓。選擇低噪聲、高穩(wěn)定性的穩(wěn)壓器，并根據(jù)參考電壓的負載要求選擇合適的濾波電容。

-溫度補償：對參考電壓進行溫度補償，以校正溫度變化對參考電壓的影響。通過使用溫度傳感器監(jiān)測芯片的溫度，并根據(jù)溫度補償曲線進行校準。

示例代碼：

// 穩(wěn)壓器和濾波電容//在電路中使用低噪聲、高穩(wěn)定性的穩(wěn)壓器，并根據(jù)參考電壓的負載要求選擇合適的濾波電容。
// 溫度補償float measuredVref = measureExternalReferenceVoltage(); // 測量實際參考電壓float expectedVref = getExpectedReferenceVoltage(); // 獲取期望參考電壓float vrefCalibrationFactor = expectedVref / measuredVref; // 計算校準因子float temperature = measureTemperature(); // 測量芯片溫度float temperatureCompensation = getTemperatureCompensation(temperature); //計算補償值
float calibratedVref = measuredVref * vrefCalibrationFactor * temperatureCompensation; // 根據(jù)校準因子和溫度補償計算校準后的參考電壓setReferenceVoltage(calibratedVref); // 設置校準后的參考電壓