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MCU ADC输入引脚需要串联电阻吗?为何呢? [复制链接]

 

MCU ADC输入引脚需要串联电阻吗?为何呢?

 

像下图所示的电路,R1的作用是什么呢? IC输出一个电流,给MCU,转换成电压,被MCU识别,

我想问这个MCU得AD输入引脚是高阻态状态吗?有很大的内阻,相当于断路?

那为啥还要加R1呢?本身就有很大内部电阻了,为啥还需要串联一个电阻呢

image.png  

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串联这么个电阻,对AD输入引脚有保护作用:万一输入信号过高超出允许范围呢?

不过,该电阻会分掉一部分输入电压,所以电阻数值不能太大。该电阻允许多大数值,手册中会有说明。

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我不理解为什么会分掉一部分电压,MCU的输入接口不是高阻态吗 相当于开路状态, 那如果是开路的话,串联的电阻怎么会分分掉一部分电压呢?  详情 回复 发表于 2022-3-16 11:52

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可以起到保护作用,如果右侧有对地电容还可以起到滤波作用。

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是的,起到保护的作用,能详细说说吗 详细说一下MCU的这个接口 怎么需要保护的?  详情 回复 发表于 2022-3-16 11:53

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maychang 发表于 2022-3-15 21:03 串联这么个电阻,对AD输入引脚有保护作用:万一输入信号过高超出允许范围呢? 不过,该电阻会分掉一部分 ...

我不理解为什么会分掉一部分电压,MCU的输入接口不是高阻态吗 相当于开路状态, 那如果是开路的话,串联的电阻怎么会分分掉一部分电压呢?

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AD引脚输入电阻不是无穷大,而是有限值。 很多AD引脚内部有个采样-保持电路,若有采样-保持电路而采样-保持电路前面又没有跟随器,那么AD引脚的输入电阻就更小了。  详情 回复 发表于 2022-3-16 11:58

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littleshrimp 发表于 2022-3-15 23:48 可以起到保护作用,如果右侧有对地电容还可以起到滤波作用。

是的,起到保护的作用,能详细说说吗 详细说一下MCU的这个接口 怎么需要保护的?

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ADC内部都会有钳位保护电路,一般几毫安不等,如果没有电阻,输入电流过大就会损坏,串联电阻可以起到限流作用。  详情 回复 发表于 2022-3-16 12:25

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小太阳yy 发表于 2022-3-16 11:52 我不理解为什么会分掉一部分电压,MCU的输入接口不是高阻态吗 相当于开路状态, 那如果是开路的话,串联 ...

AD引脚输入电阻不是无穷大,而是有限值。

很多AD引脚内部有个采样-保持电路,若有采样-保持电路而采样-保持电路前面又没有跟随器,那么AD引脚的输入电阻就更小了。


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小太阳yy 发表于 2022-3-16 11:53 是的,起到保护的作用,能详细说说吗 详细说一下MCU的这个接口 怎么需要保护的?

ADC内部都会有钳位保护电路,一般几毫安不等,如果没有电阻,输入电流过大就会损坏,串联电阻可以起到限流作用。


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此处的电阻为特殊情况下才用到的保护电阻,仅在某些电流源性质的信号源时才需要加。电压源性质的信号源不需要加,甚至不能加。某些电流源信号可能在R2上产生高于ADC准许的输入电压(也包括R2开路的情况),而通常CMOS器件的输入会设置内部钳位,如果电流源的驱动能力足够,一旦电压过高就可能会摧毁IO,而串入电阻限制住电流即可避免这种风险。

不过,现在的ADC虽然基本上都是CMOS器件,静态输入阻抗确实不低,但ADC的原理决定了存在输入采样,很多情况下这会导致ADC的等效输入阻抗大幅下降,即ADC正常工作时的输入阻抗往往不算高,串入电阻会造成额外的误差,需要做补偿算法,所以能不串尽量别串。

 

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是的,我这个输出的就是电流源信号,输出的是电流 ,然后通过R2转换成电压 被MCU识别,是电流大了会损坏I/o,还是电压高了会损坏I/O呢?还是都会损坏?那就是说既要限制电流又要限制电压是吗?CMOS器件内部有电压钳位  详情 回复 发表于 2022-3-17 12:37
我还需要在学习一下  详情 回复 发表于 2022-3-17 08:19
个人签名上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang

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可以串一个小阻抗电阻,提高采样信号的稳定性,理论上是不需要电阻的,但是一款产品实际量产时,要的是可靠性,稳定性。

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这个电阻肯定需要串联的 它是存在保护作用的  详情 回复 发表于 2022-3-17 08:19

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Fred_1977 发表于 2022-3-16 19:47 可以串一个小阻抗电阻,提高采样信号的稳定性,理论上是不需要电阻的,但是一款产品实际量产时,要的是可靠 ...

这个电阻肯定需要串联的 它是存在保护作用的


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chunyang 发表于 2022-3-16 15:58 此处的电阻为特殊情况下才用到的保护电阻,仅在某些电流源性质的信号源时才需要加。电压源性质的信号源不需 ...

我还需要在学习一下

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第二幅图片,红色部分说 “必须通过一个串联电阻驱动……”。蓝色部分说这个电阻应该小于10千欧。 [attachimg]593418[/attachimg]  详情 回复 发表于 2022-3-17 13:33
如果还没有想明白,那就看看手册。 下面是Atmega8单片机说明书中AD转换部分截图。 [attachimg]593417[/attachimg]第一幅图片中说 “ADC包括一个采样保持电路”。  详情 回复 发表于 2022-3-17 13:30
『我还需要在学习一下』 “在” 应为 “再”。  详情 回复 发表于 2022-3-17 13:27

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在电路的实际设计过程中会遇到很多现实问题,如系统源的干净度,比如底噪,电流电压波动呀,周边信号的干扰呀都要考量的,所以串一个电阻是有利于降低这方面的影响,在很多实际应用场合可能还要并一个电容,


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chunyang 发表于 2022-3-16 15:58 此处的电阻为特殊情况下才用到的保护电阻,仅在某些电流源性质的信号源时才需要加。电压源性质的信号源不需 ...

是的,我这个输出的就是电流源信号,输出的是电流 ,然后通过R2转换成电压 被MCU识别,是电流大了会损坏I/o,还是电压高了会损坏I/O呢?还是都会损坏?那就是说既要限制电流又要限制电压是吗?CMOS器件内部有电压钳位? 那我还需要外加二极管吗?只加一个限流电阻就可以是嘛

 

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IO有内部钳位,当外部电压高于Vcc+钳位二极管结压降时,钳位二极管导通,从而限制了输入电压。但钳位二极管的载流能力有限,如果前级信号源的驱动能力足够,钳位二极管就会因过流而存在烧毁的风险。IO要不要加外置钳  详情 回复 发表于 2022-3-21 14:14

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小太阳yy 发表于 2022-3-17 08:19 我还需要在学习一下

『我还需要在学习一下』

” 应为 “”。


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小太阳yy 发表于 2022-3-17 08:19 我还需要在学习一下

如果还没有想明白,那就看看手册。

下面是Atmega8单片机说明书中AD转换部分截图。

AD1.png 第一幅图片中说 “ADC包括一个采样保持电路”。


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小太阳yy 发表于 2022-3-17 08:19 我还需要在学习一下

第二幅图片,红色部分说 “必须通过一个串联电阻驱动……”。蓝色部分说这个电阻应该小于10千欧。

AD2.png

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老师,我想问MCU的ADC输入引脚 是不是处于高阻态的状态呢?也就说相当于断路,要不然电压没有办法计算呀  详情 回复 发表于 2022-3-17 18:55

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maychang 发表于 2022-3-17 13:33 第二幅图片,红色部分说 “必须通过一个串联电阻驱动……”。蓝色部分说这个电阻 ...

老师,我想问MCU的ADC输入引脚 是不是处于高阻态的状态呢?也就说相当于断路,要不然电压没有办法计算呀

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15楼和16楼已经说得很清楚了。ADC引脚内部有采样-保持电路。采样-保持电路在采样阶段需要输入电流(为电容充电或者放电),当然不能是高阻态。在保持阶段(也就是AD转换阶段),是高阻态。  详情 回复 发表于 2022-3-17 19:51

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小太阳yy 发表于 2022-3-17 18:55 老师,我想问MCU的ADC输入引脚 是不是处于高阻态的状态呢?也就说相当于断路,要不然电压没有办法计算呀 ...

15楼和16楼已经说得很清楚了。ADC引脚内部有采样-保持电路。采样-保持电路在采样阶段需要输入电流(为电容充电或者放电),当然不能是高阻态。在保持阶段(也就是AD转换阶段),是高阻态。


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一般都会考虑输入短路风险,串个电阻保险点

而且ADC内部没有钳位的话不串个电阻很容易导致MCU损坏

电阻的选择一般也会考虑输入电流的限制

如果搭配ADC外部电容的话也可以起到滤波作用(LPF)


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纯净的硅(中级)

作为标准的输入ADC设计,只要是外电路的“信号”就需要有保护措施,不限于仅仅是一个串联电阻。

当然,以上大老都说的对,这个电阻不可能大于1K,建议至少几十欧姆到200欧姆。

个人签名چوآن شـين

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