影響AFE采樣精度的因素—電阻

前面寫AFE起了個頭，借著熱度，再寫一篇。

我們用采樣芯片最重要的原因就是精度高，但也要小心使用，因為整個采樣電路上面的各個環(huán)節(jié)都有可能造成采樣精度偏差，比如采樣鏈路上面的電阻。

先看下面的采樣電路簡圖，采樣鏈路上面的電阻都有哪些呢？

在上圖中，r代表電芯的內阻和電芯銅排連接阻抗之和；Rc代表連接器的接觸阻抗與外部采樣線束的阻抗之和；Rm代表廠家推薦的采樣通道串聯(lián)電阻；Ri代表AFE內部的等效電阻。r一般是μΩ級別，Rc一般是mΩ級別，Rm是100Ω到10KΩ，Ri是MΩ級別。

Rc是采樣線阻抗與連接器的接觸電阻之和，它最惡劣的情況是開路，但一般AFE都有斷線檢測機制，可以識別出來此故障；另外一種情況就是連接不良，此時阻抗可能很大，我們就要當心了，當Rc阻抗與Ri可以比擬時（如下圖，省略了一部分電阻），就會對電芯進行分壓，進而造成電壓采樣結果出現(xiàn)偏差。

上面這種情況在日常測試中也經(jīng)常出現(xiàn)，比如在使用電池模擬工裝時，如果工裝上同一個通道，并聯(lián)接入很多采樣線束的話，就很容易出現(xiàn)采樣偏差，原因就是接觸不良。

另外，即使Rc接觸良好，我們也要注意一種情況，就是AFE的供電線與采樣線共用問題。具體如下圖，因為AFE需要由電芯供電，電流大概為10mA左右，如果它與采樣線共用一條線，就會在在Rc上面有個壓降，可能會造成采樣偏差，大家可以去計算一下。

所以很多產(chǎn)品實際單獨走了一條線，用來供電，如下圖；當然，別忘記還有一條供電地線。這樣操作實際可能會引入另外一個問題，就是斷線檢測正確識別問題，需要特別確認。

Rm是采樣通道上面的串聯(lián)電阻，一般廠家會有推薦范圍；廠家的推薦值我想主要是三方面考慮：一是設置固定的濾波截止頻率，匹配AFE內部的濾波采樣電路與時間，實現(xiàn)高精度；例如ADI推薦的Rm為100Ω，TI推薦是100Ω～1KΩ，NXP推薦的更大。二是考慮AFE通道的漏電流問題，如果漏電流大的話，Rm一定不能太大，否則會在Rm處產(chǎn)生足以影響采樣精度的壓降。第三就是熱插拔防護，這個后面有機會再細聊。

Ri是指AFE采樣通道內部的等效電阻，廠家可能會以通道漏電流的形式給出。它的大小直接影響采樣精度，因為它與Rm的乘積就是通道上面的壓降；下圖分別是TIADINXP規(guī)格書中漏電流的標稱值；所以如果想在電路中加穩(wěn)壓管進行熱拔插防護的話，一定要選擇好穩(wěn)壓管的漏電流。

r是電芯內阻與銅排阻抗的和，隨著電芯的充電或放電，流過r的電流是雙向的，所以在r上就會有一個壓降±ΔV，這在前面一篇里面也提過；實際AFE采集到的電壓值是±ΔV與電芯OCV的疊加后的值；所以當r變大后，就可能影響采樣精度，更嚴重者，可能或損壞通道，原理很簡單。

還有一種比較極限的情況是r斷路，如下圖，此時會涉及一種很危險的場景：當r斷開后，整個高壓就落在了斷開的那個通道上面，接著就會燒毀此通道，這是很危險的事情；所以我們在設計時盡量不要跨接模組進行采樣，不過有些模組真是避免不了，那就需要在連接處下功夫了。

總結：

這一篇基本介紹了AFE采樣電路所涉及到的各處電阻，知道它們的存在只是第一步，更重要是怎么處理好這些電阻；借著周末，我又寫了一些字，也畫了一些圖，可能沒有多少人能看見這個，但希望看見的人，對您的設計有所幫助。