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使用A/D转换器时的注意事项

2019-10-16
David

注:以下内容选自Renesas SH7269 HW(Hardware Manual,硬件手册)。

在使用A/D转换器时,必须注意以下几点。

模块待机模式的设定

能通过待机控制寄存器设定允许或者禁止A/D转换器的运行,初始值为停止A/D转换器的运行。

能通过解除模块待机模式,使寄存器变为可存取的状态。

模拟电压的设定

如果在超过以下电压的设定范围使用A/D转换模块,就会给A/D转换器的可靠性带来不良影响。

  • 模拟输入电压的范围

在A/D转换过程中,必须将模拟输入引脚ANn的外加电压设定在AVSS ≤ ANn ≤ AVCC的范围内 (n=0~7)。

  • AVCC和AVSS输入电压

AVCC和AVSS的输入电压必须为(PVCC-0.3V) ≤ AVCC ≤ PVCC,AVSS = VSS。

而且,在不使用A/D转换器时或者在软件待机模式中,不能将AVCC引脚和AVSS引脚置为开路。不使用时,必须将AVCC连接到电源(PVCC)并且将AVSS接地 (VSS)。

  • AVref的设定范围

AVref引脚的基准电压范围必须为3.0V ≤ AVref ≤ AVCC。

电路板设计的注意事项

在设定电路板时,必须尽量将数字电路和模拟电路分开,不能使数字电路的信号线和模拟电路的信号线交叉或者靠近。

否则,会因电感等引起模拟电路的误动作并且给A/D转换值带来不良影响。必须通过模拟接地(AVSS)将模拟输入信号(AN0~AN3)、模拟基准电压(AVref)、模拟电源(AVCC)必须通过模拟接地 (AVSS)和数字电路分开,并且模拟接地 (AVSS)必须和电路板上稳定的数字接地 (VSS)进行单点连接。

模拟输入引脚的处理

为了防止过大电涌等异常电压对模拟输入引脚 (AN0~AN7)的破坏,必须连接如下图所示的保护电路。

此图的电路还有RC过滤器功能,能抑制由噪声引起的误差。

图中的电路是设计例子,必须在考虑实际的使用条件的基础上决定电路常数。

图1 模拟输入引脚的保护电路例子

模拟输入引脚的等效电路如下图所示,模拟输入引脚的规格如表1所示。

图2 模拟输入引脚的等效电路

表1 模拟输入引脚的规格

容许信号源阻抗

对于信号源阻抗不超过5k欧姆的输入信号,本LSI的模拟输入能保证转换精度。

这是为了在采样时间内,对A/D转换器的采样&保持电路的输入电容进行充电而制定的规格。

在传感器的输出阻抗超过5k欧姆时,可能发生充电不足并且不能保证A/D转换精度的情况。

在单通道模式中进行转换并且外接大电容的情况下,因为输入负载实际上只有3k欧姆的内部输入电阻,所以信号源阻抗可忽略不计。

但是,由于形成低通滤波器,因此可能无法跟踪大微分系数的模拟信号(例如,大于等于5mV/us)(图3)。

在转换高速模拟信号时或者在扫描模式中进行转换时,必须插入一个低阻抗的缓冲器。

图3 模拟输入电路的例子

对绝对精度的影响

由于附加电容会导致与GND的耦合,因此,如果在GND中有噪声,就可能降低绝对精度,所以AVSS等必须与电稳定的GND连接。

另外,必须注意:在安装电路板上滤波器电路不要干扰数字信号也不要充当天线。

深度待机模式时的A/D转换

要转移到深度待机模式时,必须将ADST位清 “0”, 禁 止A/D转换。如果本LSI在允许A/D转换的状态下变为深度待机模式,就不保证A/D的引脚状态。

使用扫描模式或者多通道模式时的注意事项

如果在扫描模式和多通道模式停止后立即开始转换,就可能产生错误的转换结果。 要连续进行转换时,必须在将ADST位置 “0”后经过1个通道的A/D转换时间 (1个通道的转换时间因分频寄存器的设定而不同),然后开始转换 (ADST位为 “1”)


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