假定MCU的供電是3.3V,ADC才能檢測的電流范圍是0-3.3V,假如要檢測如電瓶電流6V的這些場景,該如何辦呢?
很容易就能想到的方式是先進行內阻分壓,將低于3.3V的電流分到ADC的阻值內進行采集,最后再換算回實際電流。這就引入了一個問題電阻并聯分壓公式,分壓電流該選多大?例如進行1/2分壓,是選2個1KΩ串聯還是選兩個1MΩ串聯呢?內阻值能夠隨便選擇呢?
先說推論:內阻不能隨便選,首先它不能太大!
以為事例,在數據指南中可以見到外部輸入阻抗有一個最大值50kΩ的要求。
這個值是由下邊的估算公式算下來的,
須要注意的是輸入阻抗的最大值并不是固定不變的,不是說只要大于50kΩ就可以,由于它和ADC時鐘頻度、采樣周期、轉換位數都有關系。例如前面表格中,當ADC時鐘頻度14Mhz,取樣周期1.5,轉換位數12時,最大輸入阻抗就是0.4kΩ。
Tab46標稱的最大輸入阻抗50kΩ,是在ADC時鐘頻度14Mhz,取樣周期55.5,轉換位數12時估算下來的值,它同時也是ADC模塊所能接受的最大值(受硬件決定,這也是為何Tab47最后兩行寫NA的緣由,即使依照公式也能算下來一個比50更大的值)。
簡單來說,可以如此理解:由于ADC內部的取樣保持電路(電容組成),假如外邊的內阻大,才會造成RC電路充電時間長,假如取樣周期小,都會導致電容在沒完全飽含電的情況下就被采集,自然ADC得到的數就不準。
從提升ADC取樣速度的角度來說,內阻越小,RC充放電速率快,ADC的取樣速度能夠更高。不過內阻小,會減小幀率,在對幀率有要求的場合,這個內阻還不能選的太小。
對于必須低輸入阻抗,同時又須要低幀率的場合,可以先用大內阻分壓,前面再用集電極追隨器的形式。
內阻大小的問題說完了,還有最后一個問題,等效輸入阻抗和第一幅圖里的兩個串聯分壓內阻是哪些關系?等效輸入阻抗是R1、還是串聯值R1+R2電阻并聯分壓公式,還是并聯值R1*R2/R1+R2呢?這個問題曾困擾了我很久,當初念書時學的理論知識全交給老師了。
這個問題可以如此簡單想,假定R2是0Ω,步入到ADC的電流就是GND,和R1是多大就沒關系了,等效輸入阻抗就是0Ω。再假定R2無窮大,等于是斷掉,內阻只有R1了。如此一想答案就清晰了吧,等效輸入阻抗是兩個分壓內阻的并聯。