STM32F0休眠模式下ADC采样失效是为什么？

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李勇俊

2021-10-9 16:13:15

笔者最近在作某汽车上的智能方向盘按键项目，系统要求待机电流小于100uA，同时能检测系统输入电压状态，做到能自检欠压和过压，并通过LIN发送给中控。
  故笔者在对输入电压加了一个分压电路来检测，现在客户测试发现过压和欠压的判断阈值与要求不符合，笔者在实际测试过程中也确实发现了问题，但未烧录过程序的板子却不会出现这种情况。实际电路如下图

  比如，假设VCC输入电压为8V，那么理论值就是0.56V(电路前端有一个整流二极管，故实际输入电压又0.7V压降)，但测试烧录过程序的板子的TP6点却发现测量值只有0.36V。这个问题困扰了笔者一天，笔者测试了多块不同的板子，才勉强得出烧录和未烧录过程序的区别。后来笔者想到曾经有个大神跟我普及过输入阻抗匹配的问题，突然灵感一现，查询了芯片手册，才茅塞顿开。
  查询芯片手册，可知芯片ADC引脚内部拓扑结构如下图二所示：

                                                         图二芯片ADC拓扑结构

                  图三充电时间公式
  其中， RAIN：外部输入阻抗，最大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.
  由上可以分析：

当电流流经RAIN会产生一个压降，经过RADC后会对CADC充电。根据图三公式可以得出CADC的充电时间由 RAIN和RADC控制，可近似的看成 Tc = (RADC + RAIN) × CADC。如果时间过短，ADC转换的数值会小于实际值。
当阻抗大于IC里ADC允许的最大阻抗。电路工作时，一路电流经过R40到R42到地，还有一路经过R40流入MCU的AD接口；因为当系统休眠时，芯片供电断开，芯片I/O口呈现悬空状态，I/O可能会存在一定的到地的漏电流。故可等效的看成是一个电阻RL与R42并联到地，因此检测点的电压会存在误差。

那知道了问题该怎么去规避这种问题呢，笔者给出以下两种方案
  1. 增加电压跟随器，具体原理大家可以去百度，主要是为了增大输入阻抗，这样在芯片引脚悬空时，输入阻抗就无穷大，这样就不影响测量结果
  2. R42接地脚由MCU控制，这样就可以实现对采样的控制，具体电路可参考下图

其中，可根据实际应用场景选择是否需要隔离，另外MOS管的过流能力也是根据实际情况选择。

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康桃花

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