基于MSP430F1611中AD采样不准确与分压电阻问题的详细解答

Q:  学生正在做电源题目，AD检测电源输出电压时发现一系列问题，请各位老师帮忙解答一下，谢谢啦。

一、4个疑问

1. MSP430F1611的AD是什么类型的? (SAR型、开关电容、Flash、双积分型、etc)

2. MSP430F1611分压电阻接多少合适？(输出直流电压为10~20V)

3.AD输入端接跟随器误差能降低一些，但效果不明显，且用AD817做的更随器，要高于1.1V才能更随，有没有一款运放芯片，能在0.5V以上开始跟随呢？

4.有没有什么方法不用分压电阻测量高于AD基准电压的输出电压值?

二、AD采样问题的发现

1.发现分压电阻不是线性的

背景：分压电阻300K、100K，接不同负载输出具有压降，负载变化，输出电压变化。

对应不同电压的分压电阻测试曲线如下图：

 

 

 

（横坐标为采样点AD值，纵坐标为实际输出电压）

经测试分析，其实分压电阻比值是不变的，而是不同电压下，AD采样不准确，导致分压电阻在不同电压下不再线性。

AD直接测电压是准确的，而用分压电阻测电压却不准了，原因何在呢？

2. 分压电阻取值

原来认为：为了减小分压电阻损耗，所以接越大越好。但现在发现这是错误的。

刚刚接了10M和1M的电子分压，使用1611内部AD采样，发现采样值极其不准确。逐步分析后，考虑到是分压电阻的问题，上网查，果真如此。因不知F1611内部AD是什么类型，又不知应该采用多大分压电阻合适，所以上论坛请问各位老师了。

A1: 

1. MSP430F1611的AD是SAR型的；在对应的User guide中有提到。

2. 关于分压电阻的选取，建议参考：

(1). 之前大家的讨论帖：

Q: 如何将幅值大于3.3v的信号（比如0-12v)送入msp430进行AD转换？？？？用运放吗？还是电阻分压？电阻分压会不会导致采集结果不准？电阻阻值和标称值有点误差所致。

A: 用衰减输入信号的方法，就像万用表的原理，分档测量，大电压档用精密电阻做衰减器，不过这样会降低测量精度。或者直接用可编程运放，单片机多次采集测量，分析输入电压的范围，自动调整放大倍数，直至被测电压输入到A/D入口的电压接近基准源的最大值，这样测量的精度是最高的，不分档的全自动万用表就是这样工作的。

如果采用电阻分压方式，标称值和实际值存在一定误差，可以选择高精度的电阻，也可以增加调校来校准其误差。

在进行电阻分压的时候注意电阻值的大小，当电阻值很大时到达M级时相当于信号源的输出阻抗很大，这时就要增大单片机的采样保持的时间，使得AD测量准确~

您好！在运用MSP430F5529的ADC时同样遇到了这样的问题，我的采样电压范围0V~4.2V，想用精密电阻分压，关于MSP430的ADC输入阻抗这一参数不清楚，所以分压电阻值不好确定，不知430的ADC输入阻抗是多少？分压电阻27K+100K是否合理？或给予推荐电阻值，谢谢！（论坛中相关的两个帖子查看过。）

(2): 此应用手册中的2.2.4 Resistor Divider， 这篇文章还是很推荐的。

A2:

1. MSP430F1611 的ADC类型为SAR，参见MSP430F1XX 用户手册；

2.  输入电阻太大会影响AD采样，太小导致功耗较大，其ADC输入端会存在一个阻抗，大约会在100欧姆，输入阻抗可以选择1M，考虑其输入电压范围在10~20V,建议选择150K + 750K分压。 如果需要精度比较高，建议添加软件校准，分别输入两个固定电压进行软件校准。

3.如果用运放，满足你的要求可以选择低offset，单极性供电，rail to rail 类型的运放，TI有很多这样的产品，可根据自己的需求进行选择。

4.以12bitADC为例，其原理是将REF- -- REF+的电压均分到0-4095的数字上，所以低于REF-的模拟量输入转换结果为0，高于REF+的模拟量输入转换结果为4095，这个说明详见ADC部分的user manual。

5.ADC采样不准的问题，ADC内部是有等效输入电阻的，F1611的等效输入电阻最大值才2Kohm，所以没有跟随器时，分压过来的信号接入ADC后会有阻抗匹配的问题，把ADC采样的原理图发上来大家帮你分析一下。

6.还有一个需要注意的问题就是，ADC采样保持时间的设定，ADC内部S/H等效一个RC，如果外部电阻过大，充电时间会延长，这也是引起电阻越大越不准的一个原因，可以估算信号的变化速度设置合适的ADC采样时间。