問(wèn)題：

某客戶(hù)工程師講述，在其產(chǎn)品中需要使用STM32 的 ADC 對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行同步采樣。采用了 ADC 常規(guī)通道的掃描模式來(lái)完成這一功能。然而，在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)將各路模擬信號(hào)的電平設(shè)置成相同時(shí)，ADC對(duì)各路模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換結(jié)果相同，假設(shè)結(jié)果用 A 來(lái)表示。改變其中某一路模擬信號(hào)的電平，并保持其它各路模擬信號(hào)的電平不變，ADC對(duì)該路信號(hào)的轉(zhuǎn)換結(jié)果記為 B。結(jié)果發(fā)現(xiàn)此時(shí)與其在掃描次序上相鄰的下一路模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換結(jié)果也發(fā)生了變化，記為C。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，B 和 C 在數(shù)值上相對(duì)于A(yíng) 有相同的變化方向。于是，懷疑 ADC 的相鄰?fù)ǖ篱g存在著某種串?dāng)_。

調(diào)研：

重復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)現(xiàn)象如其所述。檢查其硬件設(shè)計(jì)，在與 VDD、VDDA、VSS、VSSA、Vref+、Vref-相關(guān)的電路中未發(fā)現(xiàn)異常。修改軟件，增大 ADC 各個(gè)通道的采樣保持時(shí)間Ts 。重新測(cè)試，發(fā)現(xiàn) C 相對(duì)于 A 的變化量有所減小。進(jìn)一步增大 ADC 各個(gè)通道的采樣保持時(shí)間Ts，發(fā)現(xiàn) C 相對(duì)A 的變化量進(jìn)一步減小。

分析與建議：

對(duì) ADC 所設(shè)置的采樣保持時(shí)間Ts偏小，導(dǎo)致相鄰?fù)ǖ乐g透過(guò)采樣電容發(fā)生了藕合。

根據(jù)公式：

重新計(jì)算 ADC 的采樣保持時(shí)間T。其中：

由該公式計(jì)算出的采樣保持時(shí)間Ts，可以保證采樣電容上的采樣值相對(duì)于信號(hào)源的電平的偏差不大于1/4LSB。

當(dāng) ADC 的采樣電容在兩個(gè)通道之間進(jìn)行切換時(shí)，其電路如下圖（一）所示：

其中， Cs是ADC的采樣電容，Rs是 ADC 的采樣電阻。兩路信號(hào)源 A 和B 的電平分別為Ua和Ub，其內(nèi)阻分別是Ra和Rb。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，假定兩路信號(hào)的掃描次序是由信號(hào)源 B 到信號(hào)源 A，且信號(hào)源 B 接入的時(shí)間足夠長(zhǎng)，以至在通道切換時(shí)采樣電容Cs上的電壓可以近似的等于Ub ，于是，在通道切換到信號(hào)源 A 后，采樣電容Cs上的電壓將按如下曲線(xiàn)變化：

隨著時(shí)采樣保持時(shí)間t 的增長(zhǎng)，采樣電容Cs 上的電壓逐漸趨近于Ua，而其與Ua之間的誤差為：

該誤差即是信號(hào)源 B 通過(guò)采樣電容Cs對(duì)信號(hào)源 A 的藕合值，隨著采樣保持時(shí)間t的增長(zhǎng)，該值逐漸減小，最終趨近于零，如圖（二）所示。從上面表達(dá)式可以看出，有兩種方法可以減小誤差：

1. 通過(guò)增加采樣保持時(shí)間t，使獲得更多的衰減時(shí)間；

2. 通過(guò)減小信號(hào)源的內(nèi)阻Ra，使其具有更快的衰減速率；

以上兩點(diǎn)可以作為消除 ADC 不同通道之間通過(guò)采樣電容Cs 產(chǎn)生寄生藕合的理論依據(jù)。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，在增加采樣保持時(shí)間方面可以通過(guò)修改 ADC 的設(shè)置參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在降低信號(hào)源內(nèi)阻方面可以通過(guò)在信號(hào)源與ADC之間加入跟隨器進(jìn)行隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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