[求助] 请教ad波动的原因探讨!

hf12345   2018-9-2 11:08 楼主
电路原理图.bmp 电路原理图很简单:两个电阻经过分压后取A点电压经过op496阻抗变换后,送入stm32单片机进行ad采样,再通过usb传输到pc机实时显示。单片机的采样频率大约是1.5hz,12位AD,稳压芯片采用的是tps73230,理论是出来3.0v的电压,实际电压用万用表测量是2.97v,在A点和B点用万用表测量电压为1.23伏,读数稳定。 500个点.bmp 现在一共采集了500个点,其平均值为1697,转换成电压大约是2.97*1697/4096=1.23V,这个和用万用表在A点和B点测得的电压是一致的,一切ok!现在的问题是虽然从平均值上看没有问题,但就每个采样点的瞬态电压来看,实际上波动的,最大的峰值有1750,转换成电压是2.97*1750/4096=1.27v,最小的波谷值是1620,转换成电压是2.97*1620/4096=1.17v,但从万用表在A点测得的结果看读数稳定在1.23伏左右,最多上下浮动0.01伏吧, 我现在的疑问是造成这种现象的原因是因为单片机的ad转换造成的?还是因为在A点的电压本来就是波动的,只不过万用表测不出来而已(因为我没有示波器,不能从示波器上看A点的实时电压)?又或是其他原因呢 本帖最后由 hf12345 于 2018-9-2 11:12 编辑

回复评论 (13)

万用表带宽很小,看不出来电压快速波动,你应该用示波器来看A点和B点波形。没有示波器,想办法借一个。借都借不到的话,在R2两端并联足够大的电容,然后再重新采集500个点,和先前数据进行对比。
点赞  2018-9-2 11:24
引用: maychang 发表于 2018-9-2 11:24
万用表带宽很小,看不出来电压快速波动,你应该用示波器来看A点和B点波形。没有示波器,想办法借一个。借都 ...

原始图.bmp
上图1 没有并联电容前的

在R2两端并联106电容.bmp
上图 在R2电阻两端并联一个106电容

按照你的建议,我在R2电阻两端并联了一个106电容,AD波动确实小了好多,最大值1727,最小值1680,这是不是说明了之前ad波动较大和单片机本身的ad转换精度并没有关系,主要原因是因为R2电阻的噪声引起的(我自己猜是,有可能还有其他原因吧?),导致A点电压其实并不是很稳定,只不过我用万用表测不出来而已么?

点赞  2018-9-2 12:22
引用: hf12345 发表于 2018-9-2 12:22
上图1 没有并联电容前的


上图 在R2电阻两端并联一个106电容

按照你的建议,我在R2电阻两端并联 ...

“这是不是说明了之前ad波动较大和单片机本身的ad转换精度并没有关系,主要原因是因为R2电阻的噪声引起的”

波动较大,可能 由多个原因而产生。并联电容后减小,是因为两个电阻联接处受到了周围环境的电磁干扰。并联电容后仍有波动,可能是你的电源电压不够稳定,可能是单片机自身晶体的影响,可能是电路板布局不好致使地线上存在干扰电流……只能一个一个排除。
点赞  2018-9-2 12:41
引用: hf12345 发表于 2018-9-2 12:22
上图1 没有并联电容前的


上图 在R2电阻两端并联一个106电容

按照你的建议,我在R2电阻两端并联 ...

12位AD,分辨率已经相当高了。要做到一个bit的跳动都没有,相当困难,对电路安排(电路板布局和布线,输入输出信号安排,电磁屏蔽等等)要求相当高。
点赞  2018-9-2 12:46
引用: maychang 发表于 2018-9-2 12:46
12位AD,分辨率已经相当高了。要做到一个bit的跳动都没有,相当困难,对电路安排(电路板布局和布线,输入 ...

请教一下,12位AD的条件下一般ad跳动多少算正常呢?有没有一个经验值?
点赞  2018-9-2 13:59
引用: hf12345 发表于 2018-9-2 13:59
请教一下,12位AD的条件下一般ad跳动多少算正常呢?有没有一个经验值?

“请教一下,12位AD的条件下一般ad跳动多少算正常呢?”
跳动多少个数,与AD芯片有关,通常要看datasheet。而且与AD方式有关,例如双积分式跳动就很小,可以做到一个数字以下,甚至位数更高的双积分AD(例如四位半)跳动都可以做到一个数字以下。
通常12位逐次比较式AD,跳动1个数字,算“非常好”,跳动2个数字,算“很不错”。
点赞  2018-9-2 15:24

“请教一下,12位AD的条件下一般ad跳动多少算正常呢?”
跳动多少个数,与AD芯片有关,通常要看datasheet。而且与AD方式有关,例如双积分式跳动就很小,可以做到一个数字以下,甚至位数更高的双积分AD(例如四位半)跳动都可以做到一个数字以下。
通常12位逐次比较式AD,跳动1个数字,算“非常好”,跳动2个数字,算“很不错
点赞  2018-9-2 18:34
楼主提供的两个信息:
1、测量结果的图显示,数据跳动无规律,可能很长时间没有跳动,也可以连续多个测量点出现大幅度的跳动。
2、在R2上并联电容后跳动幅度明显下降。
据此可大致判断:这种跳动并非电阻的噪声引起,因为热噪声是白噪声,不会是这种脉冲式淬发的。放大器或ADC引起的可能性也极低,因为上面第二条信息。所以最大的可能是那个2.97V的电压本身就有问题,或者是两个电阻的焊接有问题。建议将并联在R2上的电容改到并联在R1上端(注意要直接接在R1上端)与地之间,看看是否与并联在R2两端有类似效果。
点赞  2018-9-3 00:17
还有一种可能是接地引起的问题,这个涉及到印板布局(假如楼主是制作印板的话)或者连线布局,楼主没有提供这方面的信息,所以无法判断。
点赞  2018-9-3 00:20
引用: gmchen 发表于 2018-9-3 00:17
楼主提供的两个信息:
1、测量结果的图显示,数据跳动无规律,可能很长时间没有跳动,也可以连续多个测量 ...

未命名1234.bmp
您说的是这样接吧?请问这样接的话,如果ad跳动减小了说明了什么?如果没有减小,又说明了什么?
点赞  2018-9-3 11:32
是的。减小了说明问题可能在vcc,没有减小说明问题在两个电阻及其连线
点赞  2018-9-3 21:38
另外考虑电源内阻较低,这个电容取大一些为好
点赞  2018-9-3 21:40
引用: gmchen 发表于 2018-9-3 21:40
另外考虑电源内阻较低,这个电容取大一些为好

你好,为什么考虑到电源内阻较低,这个电容就要取大一点呢?谢谢!
点赞  2018-9-11 11:22
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