[参考译文] MSP430F5328：对 REF 电压采样-为什么它不是由 ADC 在满量程时测量的？

尊敬的 T.SOS：

感谢您的发帖、我们将研究这一点、尽快回复您。

此致、
灵

仅出于我的理解、您是否在计算中考虑了增益和失调电压误差？

此致
Lukas

我在另一个步骤中应用了基准校准、然后应用了增益和偏移。  我的结果是：

平均原始 ADC 和：FFC

平均基准已更正原始 ADC 总和：fd2

平均基准增益已更正原始 ADC 总和：fd2

确定了相同的值。

从该微 TLV：

ADC TLV：

参考 TLV：

REF 和 ADC 偏移/增益通过以下方式完成：

 UINT16应用参考计算系数(UINT16 adcSample)
 ｛
    uint32 adcResult；/*移至 uint32以防止溢出*/

    /*按基准校准系数调整原始 ADC 样本*/
    adcResult =(uint32) adcSample * ref2VoltCalFactor；//乘以参考校准因子*/
    adcResult = adcResult >> 15；//除以32768 */

    return ((uint16) adcResult)；
 ｝

 UINT16应用程序 GainAndOffsetCorrection (UINT16 adcSample)
 ｛
    uint32 adcResult；

    /*将增益和偏移校正应用于基准校正的 ADC 样本*/
    adcResult =(uint32) adcSample * adcGainCalibration；//乘以增益*/
    adcResult = adcResult >> 15；//除以32768 */
    adcResult = adcResult + adcOffsetCalibration；//添加偏移量*/

    if (adcResult & 0x80000000)//如果偏移加法使数字为负数，则将结果设置为零
    ｛
        adcResult = 0；
    ｝

    return ((uint16) adcResult)；
 ｝

首先执行 REF 校准、然后执行偏移/增益。

尊敬的 T.SOS：

您确实提出了一个好问题。 让我逐步解释一下。

首先、让我尝试了解您的设置：您通过 REFCTL0.REFVSEL = 1和 REFCTL0.REFON = 1将 REF 模块设置为2.0V、并通过 REFCTL0.REFOUT = 1从 VREF+引脚输出。 然后、选择 ADC 对 VeREF+引脚(通道8)进行采样、并使用 VREF+和 AVSS 作为基准。 在这种情况下、由于 VeREF+引脚的电压来自 VREF+、因此您期望得到的值为"0xFFF"、而不是"0xFFC"。 理想情况下、VeREF+的 ADC 输入端的电压应"等于"VREF+、但是、尽管 VeREF+引脚直接与 VREF+相连、但 VeREF+端子和 ADC 输入端子之间有一个模拟多路复用器、如数据表中的以下快照所示：

对于模拟多路复用器、您可以从用户指南中找到详细信息、如下所示：

由于从 ADC 的输入引脚 Ax 到器件内部的实际"采样保持"端子的三个模拟多路复用器、将会产生轻微的电压损耗。 同样、正如 Lukas 所说、考虑到 ADC 的偏移和增益误差以及其他非线性误差、您可以看到理想值"0xFFF"与实数"0xFFC"之间存在微小差异。

然后、让我们来谈谈校准。 基准校准的目的是、正如您在数据表中看到的、基准电压在不同器件之间有一个轻微的变化。 例如、2.0V VREF+的实际电压可能在1.9503V 至2.0097V 之间变化、并且分布的标称值为1.98V。 因此、用户需要进行校准、作为 ADC 值达到2.0V 的"标准化"。

未经校准、ADC 原始数据在"0xFFC"处取平均值、但由于需要校准基准电压、因此无法在此计算中使用2.0V 电压。 很抱歉、但我需要指出0xFFC 的使用错误。 让我们暂时搁置一下。

此外、您还可以通过外部仪器(可能是61/2数字仪表)在 VREF+引脚上进行测量。 由于我不确定您的仪表是否准确、因此我们也将其放在一边。 然后、您应用了校准并获得"0xFDC"数据。 这次、0xFDC 的用法几乎被纠正(除了需要使用4095而不是4096作为除数)、因为校准的目的是获得一个低于2.0V 基准的值。 目前、我们将 VREF+引脚的电压设置为1.9780V。  

此外、您还提到了 TLV 中的校准数据为0x7E9A。 让我们看看该数据的含义。 这是允许用户使用此参数将其 ADC 值"校准"为2.0V 基准的一个因素。 事实上、我们可以使用该数据来计算 VREF+的实际值。 公式如下：0x7E9A * 2.0V /(2^15)。 由此，我们得到的电压为1.9781V --这非常接近我们之前得到的1.9780V。

然后让我们回到使用您自己的仪器得到的价值-- 1.9664V。 我不是100%肯定的，但我建议你对你的仪器进行校准--是的，仪器也需要经常校准。  

希望这能为您提供帮助。 如果您有更新、请随时通知我。

此致、

哈里

您好、Harry、

感谢您的回答。 我正在思考答案、还有几个问题。

"此外、您还可以通过外部仪器(可能是61/2数字仪表)在 VREF+引脚上进行测量。 由于我不确定您的仪表是否准确、因此我们也将其放在一边。 然后、您应用了校准并获得"0xFDC"数据。 这次、0xFDC 的用法几乎被纠正(除了需要使用4095而不是4096作为除数)、因为校准的目的是获得一个低于2.0V 基准的值。 目前、我们将 VREF+引脚的电压设置为1.9780V。 "

我不明白为什么你说"...(除了你需要使用4095而不是4096作为除数)"

"然后让我们回到使用您自己的仪器得到的价值-- 1.9664V。 我不是100%肯定的，但我建议你对你的仪器进行校准--是的，仪器也需要经常校准。 "

该仪表是 Keysight 34461A 6 1/2于2018年7月校准、需要2019年7月进行校准。 作为双重检查、我使用了另一个仪表并测量了相同的 VREF 电压。

尊敬的 T.SOS：

对于"除了需要使用4095而不是4096作为除数"的语句、您可以参阅以下用户指南中的快照：

原理是 ADC 将最小基准量化为0x000 (0)、将最大基准量化为0xFFF (4095)。

至于1.978V 和1.967V 之间的微小差异、很抱歉、现在我无法提出其他想法。 但是、由于它仅为~10mV、我不确定它是由某些系统误差或噪声引起的、还是由什么引起的。

此致、

哈里

尊敬的 T.SOS：

我会将我的两个答案标记为"TI 认为已解决"、因为它们可能对其他人也有帮助。
您仍可以在本主题下发布您的问题。

此致、
哈里

您好、Harry、

在我生病后回到这个地方。

"未经校准、ADC 原始数据在"0xFFC"处取平均值、但由于需要校准基准电压、因此无法在此计算中使用2.0V 电压。 很抱歉、但我需要指出0xFFC 的使用错误。 让我们暂时搁置一下。

此外、您还可以通过外部仪器(可能是61/2数字仪表)在 VREF+引脚上进行测量。 由于我不确定您的仪表是否准确、因此我们也将其放在一边。 然后、您应用了校准并获得"0xFDC"数据。 这次、0xFDC 的用法几乎被纠正(除了需要使用4095而不是4096作为除数)、因为校准的目的是获得一个低于2.0V 基准的值。 目前、我们将 VREF+引脚的电压设置为1.9780V。 "

为了清晰起见、"0xFDC"应更改为0xFD2。

这个问题的目的是在不进行过采样的情况下尽可能准确地测量输入。 我一直在努力寻找正确的方法来实现这一目标。 感谢您与我讨论这个问题。

什么是"...您不能在此计算中使用2.0V 电压。 很抱歉、但我需要指出0xFFC 的使用错误。 让我们暂时把它放在一边。" 那么应该使用什么值？

根据我的理解、电压/位是2/4096。 您提到我需要使用4095。 在这种情况下：

参考位数伏/位
2.40960.000488281
2.40950.000488400

但是、现在我有点困惑、就像您提到的"... 因为校准的目的是获得一个低于2.0V 基准的值。 "

这似乎与手册在"测量值在存储到 TLV 结构之前按1.5/2.0/2.5V 标准化："中提到的内容相冲突。

如果我希望从 ADC 转换结果中获取电压的最精确值、即将 ADC 计数转换为电压、那么我应该使用什么值作为参考？

也许您最好展示如何将 ADC 计数转换为电压。

您好、Harry、

根据我的理解、电压/位是2/4096。 您提到我需要使用4095。 在这种情况下：

参考     位数            V/位
      2.              4096          0.000488281
      2                        4095                 0.000488400

实际上、这有点令人困惑。 12位 ADC 只有4096-1量化步骤(n 个值只能有 n-1个间隔、对吧？)。 这就是用户指南显示使用4095而不是4096的公式的原因。

这实际上与我的想法相同。  实际上只有4095步距0、因此 V/位必须为0.000488400、对吗？

这实际上是相同东西的不同表达式。 用户指南尝试说 TLV 数据标准化了2.0V、而我说的是、使用 TLV 数据校准后、您可以得到一个标准化的 ADC 结果、即2.0V 基准电压。 在本例中、0xFFC 是原始数据、代表实际基准(我们不知道确切的电压)、而0xFD2是校准数据、代表低于"标准化2.0V 基准"的电压。

我认为我的问题是 "低于"一词的含义。 根据我的上述理解、我们无法从 ADC 计数中确定一个准确的值、直到它使用校准因子标准化为2伏基准电压。  因此、无论基准是1.9503、1.98还是2.0097、TLV 校正因数都将调整为标准化的2.00伏基准、以便用户可以根据 ADC 计数确定电压。

 

 

尊敬的 T.SOS：

对于该步骤、您是对的。 您需要使用2.0V/4095进行电压阶跃。
对于"欠"一词、很抱歉。 您的理解是正确的。 TLV 将1.95V-2V 基准电压精确标准化为2.0V。

此致、
哈里

您好、Harry、

非常感谢您迄今提供的帮助。  我标记为已修复我的问题。  

如果我可以提出相关问题：

您之前施加了1伏电压、结果为：

2.0V 0x812 0x812 * 0x7F40/(2^15)* 0x7FF9/(2^15)+ 0 = 0x805 0x805 /4095 * 2.0 = 1.00269

假设 2/4095 = 0.000488400伏/位

那么、正确地说：

计算的电压	1.00269
施加的电压	1
电压差	0.00269.
伏/位	0.000488400
位错误	5.507775

您好、Harry、

跟踪此主题。

尊敬的 T.SOS：

很抱歉耽误你的回答。 我没有意识到您实际上发布了一个问题...

对于我进行的测试、实际上我没有测量"1V"电压的精度。 因此、我建议您将数据表中显示的误差用作系统误差。 谈到您所做的计算、如果输入电压正好为1V、那么您的计算是正确的。

如果您有进一步的问题、请告诉我。

此致、

哈里

您好、Harry、

从 e MSP430F5328数据表中：

我们使用内部基准、fADC12CLK 为3、997、696 Hz、REFOUT = 1、Vcc 为2.5伏。  如果我使用 TLV 校正基准、偏移和增益误差、我们的精度是多少？  它只是积分和差分线性误差吗？  这是+3.7 LSB 到-2.7 LSB？   

如果您认为我们应该、我可以就这个问题打开另一个主题。