如何充分利用MCU内集成式ADC的灵活性,使你的设计从激烈的竞争中脱颖而出—第一部分

你是不是感到奇怪,为什么MSP微控制器 (MCU) 在其集成式模数转换器 (ADC) 中提供灵活性,比如说可编程分辨率或功率模式?这个灵活性程度通常不在单个的ADC中提供。开发人员可以将MSP MCU用于多个应用,借助灵活性来优化多种应用的性能、易用性和功耗。近期,我们在模拟接线 (Analog Wire)博客内,深入研究了如何通过对MSP432™ MCU内的14位ADC进行过采样来提高ADC性能。

今天,我将着重谈一谈被称为ADC14的MSP432P401R MCU 14位ADC的几个主要性能特性;这个ADC14提供了可以对你的应用进行定制的灵活性:

  • 性能特性:
  • 基准选项
  • 按照通道选择单端或差分输入
  • 可编程的位数

基准选项

针对ADC14的可选基准选项可以灵活地为不同的应用提供最佳的基准电压。这个基准电压必须大于最大输入信号;不过这个电压值越接近最大输入信号值,ADC的分辨率越佳,这是因为步进尺寸将变小。可以用ADC14VRSEL位来选择内部基准,用REFVSEL位来将电压选为1.2V、1.45V或2.5V。甚至可以将内部基准输出到外部使用(使用REFOUT位),为传感器供电,实现比率测量,或者,反过来使用AVCC电源来提供ADC基准电压,并为传感器供电。如果内部基准和AVCC电源不提供所需电压,那么可以选择外部基准电压引脚。

在以下示例中,通过选择最佳基准电压来提高分辨率。在这个示例中,输入信号为1V,所选模式为14位模式:

在使用2.5V基准时,按照编码,得出一个153uV的14位ADC分辨率

在使用1.2V基准时,按照编码,得出一个73uV的14位ADC分辨率

在这个情况下,在14位ADC中使用1.2V基准所获得的分辨率要好于在15位ADC中使用2.5V基准时所实现的分辨率。因此,在基准电压已经比最大输入信号大时,它的值越低,所获得的效果就越佳。

单端或差分输入

按照存储器控制寄存器ADC14MCTLx的转换,可以选择单端或差分输入。这样可以实现真正的差分模式支持,即0-VREF共模,此时需要简化板上信号调节电路,从而降低成本和系统功率。为一个所需输入通道选择差分输入,以及为其余通道选择单端输入的功能可以充分使用这个器件的引脚,这是因为差分输入需要2个输入引脚,而单端只需要一个引脚。

可编程位数

ADC14用ADC14RES位提供8、10、12或14的可编程位数。当你减少位数时,完成一个转换所需的时钟周期变少,所以,选择所需的最少位数,以尽可能提高采样率,并且最大限度地降低能耗。这使得那些优先考虑速度的应用,比如说故障检测应用,可以选择更少的位数;也可以使那些速度不是十分关键的应用,比如说温度测量应用,优先考虑分辨率。由于位数是可编程的,甚至可以根据这个应用代码不同部分的要求(也许需要不同的ADC分辨率),在转换之间对位数进行更改。

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如果你也打算利用14位ADC的灵活性来充分发挥应用易用性的话—请随时关注本系列的下一篇博文,我将讨论MSP432 MCU内ADC14的易用特性。

对于那些正在MSP430™ 微控制器上进行开发的人员,MSP430FR5x/MSP430FR6x MCU内的“ADC12B”有相似的特性。

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