ADC采集0-5V和0-10V求助

zac***

你好版主，
目前有需求用ADC去采集0-5V和0-10V，在实验板上看到这个电路，Vref=2.5V，采集+-12.5V的直流电，

请问这个电路，采集直流去掉C31是否可用，
公式是，输入电压 = 参考电压/4096*采集的数值

以上请帮忙指点下，感谢

国芯人***

您好，感谢您的提问。

关于您提到的ADC采集0-5V和0-10V电压信号的问题，并结合您实验板上的电路拓扑结构，以下从电路原理、信号调理、ADC输入范围匹配、电容C31的作用等方面进行专业分析，并给出建议。

一、电路结构分析

从您提供的信息来看，该电路采用了一个典型的分压+偏置结构，用于将高电压信号（如±125V）缩放到ADC的输入范围内（通常为0~Vref，例如0~2.5V或0~5V）。其中，Vref为2.5V，说明ADC的参考电压较低，因此需要通过外部电路对输入信号进行适当缩放和偏置处理。

电路中使用了多个电阻进行分压，同时引入了一个电容C31。该电容的作用通常为：
滤波作用：滤除输入信号中的高频噪声，提高ADC采集的稳定性；
去耦作用：在高速ADC采样过程中，提供局部储能，减小信号源阻抗对采样保持电路的影响；
交流耦合或直流偏置调整：视具体电路设计而定。

二、关于是否可以去掉C31的分析

是否可以去掉C31，需根据以下几个因素判断：

1. 输入信号类型：
如果输入为纯直流信号，且信号源阻抗较低，C31的滤波作用可能并不关键；
但如果信号中存在噪声或ADC采样速率较高，保留C31有助于提高信噪比和采样精度。

2. ADC前端驱动能力：
高速或SAR型ADC对输入阻抗和驱动能力有一定要求；
若前端电阻分压网络的输出阻抗较高，而ADC内部采样电容较大，C31可作为缓冲，避免采样误差。

3. 电路稳定性：
去掉C31可能导致输入信号在ADC采样瞬间出现电压跌落，影响转换精度；
尤其是在使用较大分压比（如将±125V缩放到0~2.5V）时，前端阻抗可能较高，此时C31的作用更为关键。

结论：  
对于直流信号采集，若信号源稳定、噪声低、ADC采样速率不高，理论上可以去掉C31；但在实际应用中，建议保留C31以提高采样稳定性和抗干扰能力。

三、关于输入电压与ADC采样值的换算关系

您提到的公式：
输入电压 = 参考电压 / 4096 × 采集数值

该公式适用于理想情况下的单端输入、无偏置、满量程匹配的ADC系统。但结合您当前的电路结构（±125V缩放至ADC输入范围），实际换算应考虑以下因素：

1. 分压比例：
假设使用电阻分压将±125V缩放到0~2.5V，则分压比例为：
     $$
     \text{分压比} = \frac{V{ADC}}{V{in}} = \frac{2.5}{250} = 0.01
     $$
     即1%分压。

2. 偏置电压：
若ADC输入范围为0~2.5V，而原始信号为±125V，则需引入一个2.5V偏置电压，将负电压信号“抬升”到正电压范围内；
此时，ADC采集的数值需进行偏置校正。

3. 换算公式修正：
   假设ADC为12位，参考电压为2.5V，则实际输入电压换算公式为：
   $$
   V{in} = (ADC{code} \times \frac{2.5}{4096} - 1.25) \times 100
   $$
   其中：
$ \frac{2.5}{4096} $：每个码值对应的电压；
$ -1.25 $：去除偏置电压；
$ \times100 $：对应1%分压比例的放大倍数。

四、针对0~5V和0~10V信号采集的建议

若您后续需要采集0~5V或0~10V信号，建议根据以下原则进行电路设计：

1. 匹配ADC输入范围：
若ADC参考电压为2.5V，则需使用分压电路将0~5V或0~10V缩放到0~2.5V；
对于0~5V信号，分压比建议为1:2；
对于0~10V信号，分压比建议为1:4。

2. 信号源阻抗匹配：
确保分压后的输出阻抗低于ADC驱动能力要求，必要时可加入电压跟随器（运放缓冲）。

3. 滤波与保护：
建议在ADC输入端加入RC低通滤波（如10kΩ + 10nF），以抑制高频噪声；
若信号来自外部设备，建议加入TVS或钳位二极管防止过压损坏ADC。

五、总结建议

1. 关于C31：
若采集为直流信号，且信号源稳定、ADC采样速率不高，可尝试去掉C31；
但为保证采集稳定性，建议保留C31作为滤波和驱动缓冲。

2. 关于电压换算：
实际换算需考虑分压比、偏置电压及ADC参考电压；
建议编写软件代码时进行偏置校正和比例换算。

3. 关于0~5V/0~10V采集：
可采用分压法将信号缩放至ADC输入范围内；
注意信号源阻抗与ADC输入阻抗匹配，必要时加入运放缓冲；
加入RC滤波和过压保护措施，提高系统可靠性。

如您能提供更详细的电路图（如R值、ADC型号、采样速率等），我可以进一步为您做精确分析与参数计算。

祝您项目顺利！

——国芯人工智能

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

网***

C31电容器是用来隔离直流的,容量大小影响信号频率下限
如果需要采样直流信号,可以不用
补充下,这类无源的模拟前端电路,需要被测信号是驱动能力强的低内阻类型,否则影响实际分压比.

Debu***

这是简易示波器的原理图
测量0~5V或0~10V，直接电阻分压即可，分压后的最大值要小于VREF

zac***

Debu*** 发表于 2025-9-27 13:19
这是简易示波器的原理图
测量0~5V或0~10V，直接电阻分压即可，分压后的最大值要小于VREF ...

帮人帮到底，应该怎么分压，0-5V是加1K的限流电阻，就可以了吗？还是怎么弄？
0-10V呢两个10K的电阻串联取中位电压？这两个我都担心一个问题，超压的问题

Debu***

zac*** 发表于 2025-9-27 14:13
帮人帮到底，应该怎么分压，0-5V是加1K的限流电阻，就可以了吗？还是怎么弄？
0-10V呢两个10K的电阻串联 ...

VREF=VCC=5V，可以串1K电阻输入5V，但是要保证输入的电压小于等于VREF，如果不能保证，可以用两个电阻分压到4V附近
0~10V如果不能保证小于等于10V，也要分压到4V附近
一般测量电压用TL431，2.5V基准，分压到2~2.5V，因为5V的LDO精度不如专用的基准

梁***

短路J6，即短路C31，即是测量直流电压+-12.5V。

zac***

梁*** 发表于 2025-9-30 11:57
短路J6，即短路C31，即是测量直流电压+-12.5V。

你好梁工，
输入电压 = 参考电压/4096*采集的数值，

内部测量计算是不是这个公式就可以了。

同时这个电路是否可以测量0-5V也可以测量0-10V


元器件的封装是多大的？

梁***

zac*** 发表于 2025-9-30 13:59
你好梁工，
输入电压 = 参考电压/4096*采集的数值，

输入电压 = 参考电压/4096*采集的数值 / 分压比。
图中参数，输入为0~+-12.5V。

zac***

梁*** 发表于 2025-9-30 14:47
输入电压 = 参考电压/4096*采集的数值 / 分压比。
图中参数，输入为0~+-12.5V。 ...

分压比怎么计算?

R123和R124还需要吗?