在MCU系統中如何利用ADC技術(shù)進(jìn)行數據采集

　　孔徑抖動(dòng)和延遲

　　轉換啟動(dòng)請求信號可以看作是采樣時(shí)鐘，因此它決定ADC采樣和保持電路實(shí)際捕獲輸入信號的時(shí)間點(diǎn)。當配置ADC轉換請求時(shí)基時(shí)，需要考慮與采樣和保持電路相關(guān)的規格，即孔徑抖動(dòng)和孔徑延遲。這兩個(gè)規格影響輸入信號采樣的精確度，因為輸入信號相對于孔徑時(shí)間延遲在不斷快速變化，如圖2所示。

　　圖2：孔徑抖動(dòng)和延遲。

　　孔徑抖動(dòng)在生成轉換啟動(dòng)信號的時(shí)鐘系統和其他電路中將導致誤差(即時(shí)鐘抖動(dòng))，同時(shí)孔徑延遲導致轉換啟動(dòng)信號和采樣開(kāi)關(guān)之間電路延遲?？讖蕉秳?dòng)在數據采集系統中會(huì )引入噪聲和失真?？讖窖舆t可以由MCU設計人員內部管理，使其最小化，以避免由于長(cháng)延遲而增加更多抖動(dòng)的風(fēng)險?？讖窖舆t在數據采集系統中引起延遲誤差。太長(cháng)的孔徑延遲類(lèi)似于水池在“水池滿(mǎn)”信號發(fā)出之前就開(kāi)始溢出。

　　由于上述原因，需要精確的時(shí)基用于產(chǎn)生穩定的轉換啟動(dòng)請求時(shí)序。MCU提供一系列板上時(shí)鐘或外部時(shí)鐘源作為系統時(shí)鐘選擇。系統設計人員必須仔細選擇具有足夠精度的時(shí)鐘源，以滿(mǎn)足其數據采集系統的需求。對于高速輸入源，需要非常精確的晶體振蕩器。另一方面，直流(DC)或慢速輸入可以更好地容忍時(shí)鐘系統錯誤，但仍然需要在轉換之間保留足夠的穩定時(shí)間。

　　突發(fā)模式特性

　　Silicon Labs MCU系列產(chǎn)品中兩個(gè)特別有用的特性是突發(fā)模式和標記跟蹤模式。突發(fā)模式根據可編程的連續ADC轉換數量生成累積的或平均結果，所有觸發(fā)來(lái)自一個(gè)轉換請求。標記跟蹤模式通過(guò)改變轉換啟動(dòng)請求操作來(lái)分擔MCU系統所需的跟蹤時(shí)間管理。通常，轉換啟動(dòng)標記在跟蹤周期終點(diǎn)和轉換周期起點(diǎn)。但在標記跟蹤模式中，轉換啟動(dòng)請求卻在跟蹤周期起點(diǎn)觸發(fā)，然后持續一段時(shí)間，此時(shí)長(cháng)為基于預配置的SARADC時(shí)鐘周期的可編程時(shí)長(cháng)，最后才開(kāi)始轉換。帶有標記跟蹤的觸發(fā)模式可為低頻運行的MCU在單MCU時(shí)鐘循環(huán)中獲得累積的ADC結果，因此減少系統循環(huán)數和降低功耗，如圖3所示。

　　圖3：ADC突發(fā)模式，在單個(gè)系統時(shí)鐘循環(huán)下實(shí)現4個(gè)數據累加。

　　ADC數據窗口

　　Silicon Labs 8位和32位混合信號MCU具有ADC輸出數據窗口比較器。ADC輸出數據與可編程的高低限制進(jìn)行比較，并可為ADC輸出數據在設定的門(mén)限值內、外、高或低自動(dòng)生成可編程中斷。使用數據窗口比較器，設計人員能夠配置ADC來(lái)自動(dòng)檢查“水池滿(mǎn)”液面監測器輸入，直到數據窗口比較器發(fā)出一個(gè)中斷信號給MCU程序為止。當觸發(fā)中斷時(shí)，MCU可以中斷當前執行的任務(wù)并切換到嚴密控制水池系統的任務(wù)中。