AD转换电路（模数转换电路）是连接模拟世界与数字系统的桥梁，其性能直接决定整个测量或控制系统的精度、稳定性和可靠性。
尽管现代ADC芯片高度集成，但在实际应用中仍存在诸多“陷阱”。
以下是常见问题与关键注意事项的系统总结：
Modes）
1.读数跳变不稳定
- 原因：
- 模拟输入信号含
style="color:#fe2c24">高频噪声（未加抗混叠滤波）；
- ADC
style="color:#fe2c24">参考电压（VREF）不稳；
style="color:#fe2c24">电源噪声耦合到
style="color:#fe2c24">模拟输入；
style="color:#fe2c24">接地不良（数字地与模拟地混乱）。
- 模拟输入信号含
- 现象：相同输入下，ADC输出值随机波动。
2.精度远低于标称值（如12位ADC仅用到8位）
- 原因：
- 传感器信号未放大至满量程（如0–1V输入接3.3V
ADC）；
- 参考电压精度差（如用VCC作VREF，
style="color:#fe2c24">而VCC有±5%误差）；
- 输入阻抗不匹配（高阻源直接驱动ADC采样电容）。
- 传感器信号未放大至满量程（如0–1V输入接3.3V
3.非线性Codes）
- 原因：
- ADC内部采样保持电路（S&H）建立时间不足；
style="color:#fe2c24">输入信号变化太快（违反“采样期间信号应稳定”原则）；
- 电源瞬态跌落（如MCU同时驱动电机）。
4.通道间串扰（多通道ADC）
- 原因：
- 多路模拟
style="color:#fe2c24">开关切换后电荷注入未泄放；
- 未在通道切换后增加足够延时（Acquisition
Time）；
- 模拟输入走线平行走线过长，耦合干扰。
- 多路模拟
5.ADC损坏或闩锁（Latch-up）
- 原因：
- 模拟输入电压超过绝对最大额定值（如>
VDD
0.3V）；
- 静电放电（ESD）未防护；
- 电源上电顺序错误（如VDD先于VSS上电）。
- 模拟输入电压超过绝对最大额定值（如>
1.参考电压（VREF）
- 禁用VCC作VREF（除非精度要求极低）；
- 选用专用基准源：如REF3030（3.0V,
±0.2%）、LM4040（低成本）；
- VREF引脚必须加去耦电容：10μF（钽电容）+
100nF（陶瓷），紧贴ADC引脚。
✅
2.模拟输入信号调理
- 阻抗匹配：
- 若传感器输出阻抗
>
10kΩ，必须加电压跟随器（运放缓冲）；
- 否则ADC采样电容会拉低信号，导致建立时间不足。
- 若传感器输出阻抗
- 抗混叠滤波：
- 在ADC输入前加RC低通滤波器，截止频率
fc≤fs/2fc≤fs/2
；
- 典型值：R=100Ω–1kΩ,
C=10–100nF。
- 在ADC输入前加RC低通滤波器，截止频率
- 输入保护：
- 加钳位二极管（如BAV99）防止过压；
- 串联小电阻（10–100Ω）限流。
✅
3.电源与接地设计
- 模拟电源（AVDD）：
- 使用LDO（如TPS7A47）而非开关电源；
- 单独滤波：π型滤波（电感+电容）或
ferrite
bead。
- 接地分割：
- 模拟地（AGND）与数字地（DGND）在ADC下方单点连接；
- 避免数字电流流经模拟地平面。
- 去耦电容：
- 每个电源引脚就近放置：100nF（高频）+
10μF（低频）。
- 每个电源引脚就近放置：100nF（高频）+
✅
4.PCB布局黄金法则
表格
| 要素 | 正确做法 |
|---|---|
| 模拟走线 | 短、远离数字信号（尤其时钟、PWM）；避免平行走线 |
| VREF走线 | 宽、短，可包地屏蔽 |
| ADC下方 | 禁止走高速信号线，保留完整地平面 |
| 多层板 | 专用模拟层+地平面，减少串扰 |
✅
5.软件配合
- 通道切换延时：切换多路通道后，等待足够
acquisition
time
（查手册，通常1–10μs）； - 避免在ADC转换期间访问总线（如I²C/SPI），防止电源扰动；
- 多次采样取平均：对慢变信号，用移动平均或中值滤波抑制随机噪声。
/>三、典型错误电路
错误示例：直接连接高阻传感器
[NTC热敏电阻]───┬──ADC_IN
GND
- 问题：NTC阻抗可达100kΩ+，ADC采样电容无法快速充电
正确方案：加缓冲运放
[NTC]──[分压]──|+\)──[RC滤波]──
/>
四、ADC类型与选型建议
表格
应用场景 推荐ADC类型 原因 高速数据采集（>1 ADC（如AD7680）
速度快，中等精度 精密测量（称重、温度） ΔΣ ADC（如ADS1115,
HX711）
24位分辨率，内置PGA 低成本MCU集成 内置SAR ADC（如STM32）
节省成本，需外部调理 隔离系统 隔离ADC（如AMC1301） 高压安全隔离 ⚠️
注意：MCU内置ADC通常性能有限（12位
ENOB
9–10位），高精度场景建议外置ADC。
/>
五、调试技巧
- 用示波器看ADC输入：确认无振荡、过冲、噪声；
- 固定输入测重复性：接精密电压源，观察输出标准差；
- 断开数字部分：仅保留模拟电源，验证是否受数字噪声影响；
- 检查VREF纹波：<
mVpp
/>
六、总结：ADC成功三要素
1.
/>2.
隔离）。
正如一句工程师箴言：
style="color:#fe2c24">“ADC的精度不在芯片里，而在你的电路板上。
”
遵循上述原则，即可充分发挥ADC性能，构建高可靠性的数据采集系统。
