STM32采集AD的输入阻抗问题(转载)

在做一款消费电子产品时，需要采集电池电压（3.3V-4.2V），同时在休眠的时候希望尽量减小待机电流。电池电压采集电路采用两个1%的300K电阻进行分压，由该电路引起的待机电路为4.2/（300+300）mA=7uA.此时比较合理（整机的待机电流要求30uA以内）。

　　初始设计电路如下:

　　

　　在编程采集数据时发现测试电压与实际电压有偏差，测试值总比实际值偏小一点。在软件上做补偿，把值修正了。

　　但是换一个板子测试的时候发现测试的电压又不准了，此时知道通过软件补偿这种方法行不通。那么只能从硬件找原因。

　　查找datasheet发现AD的输入阻抗最大只有50KΩ。

　　

　　　　图中RAIN：外部输入阻抗，STM32芯片中这个值最大为50KΩ;

　　　　  RADC：采样开关电阻，最大值为1KΩ;

　　　　  CADC：内部采样和保持电容，最大值为8pF.

　　在ADC数据采集的时候需要有电流流入，那么RAIN会产生一个压降。阻容网络中的RADC和CADC上，对电容的充电由RADC控制。随着源电阻(RADC)的增加，对保持电容的充电时间也相应增加。

　　对CADC的充电由RAIN+RADC控制，因此充电时间常数为tc = (RADC + RAIN) × CADC。如果时间过短，ADC转换的数值会小于实际值。

　　通过以上数据知道，采集精度跟采集时间和输入阻抗有关。但是通过计算得知，如果输入阻抗为300KΩ，那么充电时间约为2.4uS。在软件上把采样周期调到最大（ADC_SampleTime_239_5Cycles，频率为12M，时间19.9uS）,还是存在误差。说明此时跟周期不是主要原因。

　　问题出在输如阻抗大于IC里ADC允许的最大阻抗。充电时电流分两路，一路经过R1到R2到地，还有一路经过R1流入MCU的AD接口。（不知是不是IO口会有一定的漏电流到地，IL）此时相当于在R2旁边并了一个电阻到地，检测点的电压不是标准的1/2Vbat.

　　那么为了更准确地检测电池电压，那么只好把电阻改小。如果选两个50K的电阻，那么此处带来的电流会后42uA.所以在电路上做了个调整：

　　

　　原来接地的地方改接到一个IO口，在需要检测的时候输出低电平，不需要的时候输出高电平。然后分压电阻使用两个30K的问题得到解决，电压检测误差小于0.02V，待机电流比原来的还小了几个微安。