本文分析數(shù)字電源ADC采樣時(shí)間的原理、誤差來源、改善方法。

1、ADC采樣原理

根據(jù)ADC采樣，外部電路的不同。模擬信號的速度和效率的不同。

一些電路需要更長的時(shí)間傳送到ADC的采樣電容。

2、ADC采樣保持窗口時(shí)間長短對ADC采樣效果的影響

數(shù)字控制器采樣時(shí)間過長，導(dǎo)致控制環(huán)路延時(shí)很長，影響閉環(huán)控制效果和響應(yīng)。

采樣時(shí)間過短，導(dǎo)致采樣電容的充電時(shí)間不夠，采到的電壓低于實(shí)際電壓值。

3、數(shù)字控制器的ADC模塊的等效電路

對于DSP28035來說，ADCIN引腳可以用RC電路模擬表示。

采樣電容Ch為1.6pF；

引腳寄生電容Cp為5pF；

開關(guān)電阻Ron為3.4k歐；

那么，Ron與Ch組成的電路的時(shí)間常數(shù)為5.44ns

Rs為上級電路信號源的輸出電阻。如果Rs為50歐的話，那么，時(shí)間常數(shù)為0.25ns。

因此，電壓采樣電路，常常通過使用電壓跟隨器電路來降低輸出電阻。

對于stm32系列單片機(jī)，它的采樣電路等效模型為：

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，CADC典型值為5pF。CADC比DSP的Ch還大些。該模型與dsp的ADC模型等效電路相似。

對于dsPIC33系列單片機(jī)，它的采樣電路等效模型為：

數(shù)據(jù)手冊有寫，這個(gè)電容最大50pF。

因此，外部電阻Rs的大小，直接關(guān)系到數(shù)字控制器的采樣窗口時(shí)間。后文，有詳細(xì)的推導(dǎo)。

4、RC時(shí)間常數(shù)與Uc電壓的關(guān)系

時(shí)間常數(shù)表示過渡反應(yīng)的時(shí)間過程的常數(shù)。指該物理量從最大值衰減到最大值的1/e所需要的時(shí)間。

當(dāng)t = RC時(shí)， Uc(t) = 0.63Uc_max；

當(dāng)t = 2RC時(shí)，Uc(t) = 0.86Uc_max；

當(dāng)t = 3RC時(shí)，Uc(t) = 0.95Uc_max；

當(dāng)t = 4RC時(shí)，Uc(t) = 0.98Uc_max；

當(dāng)t = 5RC時(shí)，Uc(t) = 0.99Uc_max；

可見，經(jīng)過3~5個(gè)RC后，充電過程基本結(jié)束。

5、數(shù)字控制器如何設(shè)定ADC采樣窗口時(shí)間。

如果上級電路的Rs電阻足夠小的時(shí)候，那么窗口采樣時(shí)間留3~5個(gè)Ron與Ch組成的時(shí)間常數(shù)。

如果上級電路的Rs電阻很大，那么ADCIN引腳的Cp上升時(shí)間很長，那么窗口時(shí)間還得加上3~5個(gè)由Rs與Cp組成的時(shí)間常數(shù)。（一般來說：正常運(yùn)行的電路，Cp上的電壓應(yīng)該不會(huì)突變，那么Cp上的初始值就不是零，在這里的窗口時(shí)間就不用留3~5個(gè)時(shí)間常數(shù)，僅僅考慮Ron與Ch組成的窗口時(shí)間就可以了）

對于dsPIC的ADC輸入等效模型，窗口時(shí)間留3~5個(gè)Rs與C組成的時(shí)間常數(shù)就可以啦。