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多通道模拟量采集板上,相邻通道读数互相牵动,是采集类项目里常被抱怨的一件事。处理这件事可以从两头看:走线决定串进来多少,采样时序决定读出来多少。
先说走线。每路输入从端子到 ADC 之间要有一段可以参考的地,至少有一块相对完整的地平面托着,不要让某一路的信号单独跨过其他几路的走线。多路排在一起时,常见做法是在相邻信号线之间插一根地线,这根据到模拟地,而不是接到端子上就断。密排的双列排针比较容易出问题,间距不变的前提下,隔针接地能把相邻通道之间的耦合压下去一截。
模拟前端的分压与滤波要放在接近端子的位置,不要堆在 ADC 旁边。放到板中间,走线变长,串扰的入口也就变长。分压电阻与滤波电容的接地端取同一点,避免两路的地在板上各走各的。
再说时序。多通道轮流采样的结构里,如果前一路采样结束后保持电容没放干净就切到下一路,上一路的残余会叠到下一路,读数上表现为某一路总是偏高或偏低一点,而且跟通道顺序有关。处理办法是:每次切换通道后给一段稳定建立时间,长度按前端的 RC 与开关内阻估算,宁可长一点;采样保持前的空转周期不要省;软件上再对齐一次零点与满量程,每次切换都做,不要只在上电时做。
软件侧还有两个地方值得查:一是通道顺序与硬件实际接线是否一致,这类错位在调试期很常见;二是滤波窗口长度,窗口太长会把真实的阶跃抹平,太短又保不住零点漂移补正的效果。
最后是验证。把一路输入端接零,其余通道依次加上满量程,看这一路的读数是否动;反过来再测一遍。这个交叉测试比看单通道的绝对精度更直接地暴露问题。测试记录里把每路对每路的牵动幅度写下来,做成表格,后面改板就有依据。
苏州永节电子科技有限公司做单片机开发与控制板定制,覆盖工业自动化控制板、家电控制板、物联网控制板、自动化测试控制板,并提供 LABVIEW 程序开发,采集类项目做过 4-20mA、0-10V、热电偶与多通道同步采集的板级设计。官网 www.yjeie.com。
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