复现到了ADC出现0值的问题

rm5***

之前有朋友发现在ADC应用中会出现读取值为0的现象：
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5784

我此前在产品中和最近做的小电子负载中并未复现出这个ADC采集出现0的现象，
ADC采集都表现得很好，不需要滤波也能保证每次采样的结果2LSB以内有效。
开源的小电子负载地址（立创开源广场）：oshwhub.com/rm543/dig_loader_v06

但最近在一次测试中复现了这个问题：
当我对一个噪声比较大（峰峰值达到3V）的12V开关电源进行电压采样，ADC在读取时偶发会读取出一个0值。

*示波器测量均使用弹簧针最小回路接地，交流耦合，没有带宽抑制，X10倍衰减，100MHz带宽。
*开关电源输入再加入了一级隔离变压器，减少了从市电插座耦合的干扰成分。
*电子负载使用线性稳压电源提供辅助电源，主控使用 STC8G1K08A，SOP8封装，单片机供电使用线性降压到3.0V。

电源的输出噪声：（峰峰值达到3V）

电源输出

这个是在小电子负载的负载输入端子测量的电源信号，确认是直流成分一直保持12V，没有直流跌落，处于空载没有加负载电流的状态。

负载电压采集电路：
（在分压电阻上并联电容是为了做示波器功能，让ADC的采集速度不受RC低通的影响）




进入到单片机ADC引脚的波形：（示波器弹簧接地到单片机4脚，示波器表笔直连6脚，峰峰值约256mV）

ADC引脚波形时间放大：（确认过ADC引脚直流电压没有跌落，直流成分大概在700mV，噪声频率大约是10MHz左右）


单片机示波器功能采集到的波形：（示波器功能是正常的，可以查看开源工程的演示视频，正常纹波的波形也可以看到）

ADC会一直偶发一个0的值，这个现象之前用多种正常的开关电源也没有遇到过。

单片机电源引脚上的波形：（算上毛刺也只有20mV的峰峰值）


所有的测量都是表笔最小回路直连单片机引脚上。

这次出现问题的现象就是，保证了ADC引脚上没有出现跌落到0V的电压波形，电源干净，但ADC却采集到了一个0值。

这个问题希望官方可以找一下问题，如果需要电路实物，我可以寄出，可以配合找问题。

梁***

如果是你的单片机做的示波器采集到0值，请贴出示波器的输入电路。输入电路不同，有可能会出现采集到0值，因为给到ADC的就是0值。

rm5***

梁*** 发表于 2025-1-7 20:56
如果是你的单片机做的示波器采集到0值，请贴出示波器的输入电路。输入电路不同，有可能会出现采集到0值，因 ...

原工程已在立创开源平台上开源，在链接中可以直接看到。
贴的原理图就是里面的电压采集电路。
示波器是这个电子负载上的功能，在使用其它的电源做负载测试时，ADC采集都很稳定很正常。

主要是我用示波器测量ADC的引脚，并没有出现0V，噪声的幅度最大只有256mV，而ADC引脚的直流电压是700mV，按道理不应该出现0值。

梁***

rm5*** 发表于 2025-1-7 21:02
原工程已在立创开源平台上开源，在链接中可以直接看到。
贴的原理图就是里面的电压采集电路。
示波器是这 ...

ADC都是将采样到的电压通过逼近方式实现数字转换。如果转换结果为0，则就是采样到0电压了。ADC每次启动之后，就由硬件进行时序控制，采样、转换，每次的时序都一样。
你可以将输入接一个固定的电压试试，比如从参考电压用2个1K电阻分压后送给AGC输入端，AGC输入对地接1nF~100nF电容，再测试读数，看是否还能读到0，建议触发ADC后，用ADC中断读取转换结果。

rm5***

梁*** 发表于 2025-1-8 11:43
ADC都是将采样到的电压通过逼近方式实现数字转换。如果转换结果为0，则就是采样到0电压了。ADC每次启动之 ...

采集正常的信号并不会出现0值，输入方波正弦波三角波都能够正常读取，ADC引脚处已经加入1nF电容，麻烦点开原工程看一下原理图和布局确认一下。
采集固定的电压数值跳动范围在±1LSB，稳定的。
唯独是使用这个高干扰的开关电源时出现了0值，而且用示波器测量引脚并没有出现0电压，这个才是最大的问题。

王***

rm5*** 发表于 2025-1-8 11:51
采集正常的信号并不会出现0值，输入方波正弦波三角波都能够正常读取，ADC引脚处已经加入1nF电容，麻烦点开 ...

因为你用的是没有独立verf引脚的单片机，所以mcu电源脚的干扰也会进入verf。
可以试试给mcu电源并一个大一些的电解电容，看看是否有所缓解。
可能是干扰太大进入verf了。

rm5***

王*** 发表于 2025-1-8 12:36
因为你用的是没有独立verf引脚的单片机，所以mcu电源脚的干扰也会进入verf。
可以试试给mcu电源并一个大 ...

我用示波器测量单片机的电源引脚，（1楼有展示）是还算干净的，外部干扰没有从电源引脚进入，供电引脚旁边并联了10uF和0.1uF陶瓷电容。

王***

rm5*** 发表于 2025-1-8 12:52
我用示波器测量单片机的电源引脚，（1楼有展示）是还算干净的，外部干扰没有从电源引脚进入，供电引脚旁 ...

有几个问题，没看懂请教一下：


这个电源显示的是5V浮动20mV吗，我看零点位置似乎在波形最底下？
还有就是有没有adc采样零时刻的电源波形图？
有没有可能示波器测量的时候，因为示波器的采样保持电容导致adc采样0显效消失？
亦或者是功率地和模拟地没有单点接地造成了功率信号波动干扰？

梁***

rm5*** 发表于 2025-1-8 11:51
采集正常的信号并不会出现0值，输入方波正弦波三角波都能够正常读取，ADC引脚处已经加入1nF电容，麻烦点开 ...

那换一个好的电源是不是就不会出现？ 说明还是电源干扰采采样到了0电压。

原理上说，MCU并不知道你用什么电源，MCU都是一样的采样、转换，如果如果你的电源严重干扰了AVCC、AVREF、ADC输入信号，即使是us级别的，也会出现读数受干扰的偶发事件。MCU本身并不知道你的是什么电源、什么信号，所以读到0依旧是干扰导致，并非ADC本身，依旧要从电源干扰入手，否则就要用软件滤波剔除。

梁***

王*** 发表于 2025-1-8 13:46
有几个问题，没看懂请教一下：

这样的波形看不出什么来的。
ADC读到0时用一个IO输出一个信号作为同步通道，另一个通道检测电源，扫描速度在10uV/DIV或以下，估计就可以看出来。