在MCU系統中如何利用ADC技術進行數據采集

　　孔徑抖動和延遲

　　轉換啟動請求信號可以看作是采樣時鐘，因此它決定ADC采樣和保持電路實際捕獲輸入信號的時間點。當配置ADC轉換請求時基時，需要考慮與采樣和保持電路相關的規格，即孔徑抖動和孔徑延遲。這兩個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間延遲在不斷快速變化，如圖2所示。

　　圖2：孔徑抖動和延遲。

　　孔徑抖動在生成轉換啟動信號的時鐘系統和其他電路中將導致誤差(即時鐘抖動)，同時孔徑延遲導致轉換啟動信號和采樣開關之間電路延遲。孔徑抖動在數據采集系統中會引入噪聲和失真。孔徑延遲可以由MCU設計人員內部管理，使其最小化，以避免由于長延遲而增加更多抖動的風險。孔徑延遲在數據采集系統中引起延遲誤差。太長的孔徑延遲類似于水池在“水池滿”信號發出之前就開始溢出。

　　由于上述原因，需要精確的時基用于產生穩定的轉換啟動請求時序。MCU提供一系列板上時鐘或外部時鐘源作為系統時鐘選擇。系統設計人員必須仔細選擇具有足夠精度的時鐘源，以滿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鐘系統錯誤，但仍然需要在轉換之間保留足夠的穩定時間。

　　突發模式特性

　　Silicon Labs MCU系列產品中兩個特別有用的特性是突發模式和標記跟蹤模式。突發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，所有觸發來自一個轉換請求。標記跟蹤模式通過改變轉換啟動請求操作來分擔MCU系統所需的跟蹤時間管理。通常，轉換啟動標記在跟蹤周期終點和轉換周期起點。但在標記跟蹤模式中，轉換啟動請求卻在跟蹤周期起點觸發，然后持續一段時間，此時長為基于預配置的SARADC時鐘周期的可編程時長，最后才開始轉換。帶有標記跟蹤的觸發模式可為低頻運行的MCU在單MCU時鐘循環中獲得累積的ADC結果，因此減少系統循環數和降低功耗，如圖3所示。

　　圖3：ADC突發模式，在單個系統時鐘循環下實現4個數據累加。

　　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行比較，并可為ADC輸出數據在設定的門限值內、外、高或低自動生成可編程中斷。使用數據窗口比較器，設計人員能夠配置ADC來自動檢查“水池滿”液面監測器輸入，直到數據窗口比較器發出一個中斷信號給MCU程序為止。當觸發中斷時，MCU可以中斷當前執行的任務并切換到嚴密控制水池系統的任務中。