单片机采样电压问题

Question

有个模块输出0-1V，我用万用表测量很稳定，比如0.554v就是这个值，基本不会波动，我现在用单片机采样这个电压值显示，为什么老是波动呢，用的12位AD,TLC2543，滤波算法也有，采样11次，从小到大排，去中间5次的平均值.
但是显示还是会有0.553~0.556波动，差不多有3mv，而且这是牺牲了响应时间的，万用表的话测量不是很快嘛，而且还稳，求大神指教啊
怎么实现和万用表一样的显示，稳定，响应时间快

Answer 1

你的毛病就出在“相应时间快”上面，可以肯定信号电压中含有较大纹波，即使对几个离散的取平均，仍然有抖动。
而数字万用表的A/D是“双积分”型，是对一段连续的时间积分后取得的平均电压，通常还取积分周期是电源50Hz周期的整数倍，这样还有抵抗电源频率干扰的优点。即便如此，数字万用表还没有模拟万用表抗纹波干扰的能力强，因为机械系统的的惯性就是一个低通滤波器。
因此解决的办法是在A/D前面加一个低通滤波器（相当于积分器），它的截止频率应该小于信号中的干扰频率而大于信号本身变化频率。由于你已经发现信号数值基本不动（变化很慢），因此“相应时间快”对你而言没有任何意义，反而成为数据不稳定的源头，因此只要能够通过信号变化周期，这个低通截止频率越低越好。追问

字太多，只能图片了..

追答

示波器看到的干扰周期大概在什么数量级？ms？us？
软件滤波是对几个离散的样本取平均，低通积分器是对连续的模拟数值滤波，效果不同。
你可以参照数字万用表的积分周期，每秒2~4个样本数据，因此低通频率2~4Hz，f=1/2πRC，取330k，1uF；
或者参照万用表的稳定时间3~4s，就是0.3Hz，取330k、10uF。你的信号（浓度）绝对是一个缓变信号，不可能有快速改变的状态，这样的大RC选择比较好，RC时间常数或许还能更大。

追问

这个先留着，分析仪还在客户那边试用，等拿回来我在用示波器看在周期，
要求做到和西门子，仕富梅的表差不多的参数,..
您有什么即时通讯方式吗，我加下，碰到问题再向您请教啊

追答

不是一直在线，没事上网时会到这里看看。也不使用QQ。

追问

追答

我怎么看你的试验结果很正常呀？如果是0.9120与0.9110这才是有问题的数据。你这是0.912与0.911，只是在末位数误差+-1，数字系统总是有尾数+-1的误差的，它是量化过程造成的，不可避免，它总不能给你一个0.911与0.912中间的数字啊，人家没有这个量化台阶！你用的是几位A/D（我猜想是12位？）？最大量程设计在多大电压（4V？）？如果我猜想正确，它就是应该有1/4098（即1mV）误差。
要达到0.001%精度，即十万分之一，即使用足16位A/D的精度，也只有1/65536，都够不着啊！起码要17位以上，还要有效的利用它的全部动态范围，像你的试验状态，0~1V只用了它的1/4动态范围，等于又白白减少了2位精度，这就需要用19位以上的采样精度才能达到0.001%误差。

Answer 2

万用表是经过滤波的，首先建议你用示波器看下模块的输出波动在1mv以内，集成12位AD的单片机AD速率应该不低，我用过的基本上都能达到100k，完全可以加大采样次数。
还有一个就是在电压基准5V情况下12位AD的分辨率为0.0012v，有3mv的波动也很正常，干嘛那么较真呢

Answer 3

万用表响应很慢，你可以用双积分型的ad，响应慢，但是稳定