基于MSP430F1611中AD采樣不準(zhǔn)確與分壓電阻問題的詳細(xì)解答

Q: ?學(xué)生正在做電源題目，AD檢測電源輸出電壓時發(fā)現(xiàn)一系列問題，請各位老師幫忙解答一下，謝謝啦。

一、4個疑問

1.?MSP430F1611的AD是什么類型的? (SAR型、開關(guān)電容、Flash、雙積分型、etc)

2.?MSP430F1611分壓電阻接多少合適？(輸出直流電壓為10~20V)

3.AD輸入端接跟隨器誤差能降低一些，但效果不明顯，且用AD817做的更隨器，要高于1.1V才能更隨，有沒有一款運放芯片，能在0.5V以上開始跟隨呢？

4.有沒有什么方法不用分壓電阻測量高于AD基準(zhǔn)電壓的輸出電壓值?

二、AD采樣問題的發(fā)現(xiàn)

1.發(fā)現(xiàn)分壓電阻不是線性的

背景：分壓電阻300K、100K，接不同負(fù)載輸出具有壓降，負(fù)載變化，輸出電壓變化。

對應(yīng)不同電壓的分壓電阻測試曲線如下圖：

?

?

?

（橫坐標(biāo)為采樣點AD值，縱坐標(biāo)為實際輸出電壓）

經(jīng)測試分析，其實分壓電阻比值是不變的，而是不同電壓下，AD采樣不準(zhǔn)確，導(dǎo)致分壓電阻在不同電壓下不再線性。

AD直接測電壓是準(zhǔn)確的，而用分壓電阻測電壓卻不準(zhǔn)了，原因何在呢？

2. 分壓電阻取值

原來認(rèn)為：為了減小分壓電阻損耗，所以接越大越好。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這是錯誤的。

剛剛接了10M和1M的電子分壓，使用1611內(nèi)部AD采樣，發(fā)現(xiàn)采樣值極其不準(zhǔn)確。逐步分析后，考慮到是分壓電阻的問題，上網(wǎng)查，果真如此。因不知F1611內(nèi)部AD是什么類型，又不知應(yīng)該采用多大分壓電阻合適，所以上論壇請問各位老師了。

A1:?

1.?MSP430F1611的AD是SAR型的；在對應(yīng)的User guide中有提到。

2. 關(guān)于分壓電阻的選取，建議參考：

(1). 之前大家的討論帖：

Q:?如何將幅值大于3.3v的信號（比如0-12v)送入msp430進行AD轉(zhuǎn)換？？？？用運放嗎？還是電阻分壓？電阻分壓會不會導(dǎo)致采集結(jié)果不準(zhǔn)？電阻阻值和標(biāo)稱值有點誤差所致。

A:?用衰減輸入信號的方法，就像萬用表的原理，分檔測量，大電壓檔用精密電阻做衰減器，不過這樣會降低測量精度。或者直接用可編程運放，單片機多次采集測量，分析輸入電壓的范圍，自動調(diào)整放大倍數(shù)，直至被測電壓輸入到A/D入口的電壓接近基準(zhǔn)源的最大值，這樣測量的精度是最高的，不分檔的全自動萬用表就是這樣工作的。

如果采用電阻分壓方式，標(biāo)稱值和實際值存在一定誤差，可以選擇高精度的電阻，也可以增加調(diào)校來校準(zhǔn)其誤差。

在進行電阻分壓的時候注意電阻值的大小，當(dāng)電阻值很大時到達M級時相當(dāng)于信號源的輸出阻抗很大，這時就要增大單片機的采樣保持的時間，使得AD測量準(zhǔn)確~

您好！在運用MSP430F5529的ADC時同樣遇到了這樣的問題，我的采樣電壓范圍0V~4.2V，想用精密電阻分壓，關(guān)于MSP430的ADC輸入阻抗這一參數(shù)不清楚，所以分壓電阻值不好確定，不知430的ADC輸入阻抗是多少？分壓電阻27K+100K是否合理？或給予推薦電阻值，謝謝！（論壇中相關(guān)的兩個帖子查看過。）

(2): 此應(yīng)用手冊中的2.2.4 Resistor Divider，?這篇文章還是很推薦的。

A2:

1.?MSP430F1611?的ADC類型為SAR，參見MSP430F1XX 用戶手冊；

2. ?輸入電阻太大會影響AD采樣，太小導(dǎo)致功耗較大，其ADC輸入端會存在一個阻抗，大約會在100歐姆，輸入阻抗可以選擇1M，考慮其輸入電壓范圍在10~20V,建議選擇150K + 750K分壓。 如果需要精度比較高，建議添加軟件校準(zhǔn)，分別輸入兩個固定電壓進行軟件校準(zhǔn)。

3.如果用運放，滿足你的要求可以選擇低offset，單極性供電，rail to rail 類型的運放，TI有很多這樣的產(chǎn)品，可根據(jù)自己的需求進行選擇。

4.以12bitADC為例，其原理是將REF- -- REF+的電壓均分到0-4095的數(shù)字上，所以低于REF-的模擬量輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果為0，高于REF+的模擬量輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果為4095，這個說明詳見ADC部分的user manual。

5.ADC采樣不準(zhǔn)的問題，ADC內(nèi)部是有等效輸入電阻的，F(xiàn)1611的等效輸入電阻最大值才2Kohm，所以沒有跟隨器時，分壓過來的信號接入ADC后會有阻抗匹配的問題，把ADC采樣的原理圖發(fā)上來大家?guī)湍惴治鲆幌隆?/p>

6.還有一個需要注意的問題就是，ADC采樣保持時間的設(shè)定，ADC內(nèi)部S/H等效一個RC，如果外部電阻過大，充電時間會延長，這也是引起電阻越大越不準(zhǔn)的一個原因，可以估算信號的變化速度設(shè)置合適的ADC采樣時間。