一、概述

（一）芯片簡介

AS32S601是廈門國科安芯科技有限公司推出的一款高性能32位RISC-V指令集MCU產品，具有豐富的Flash容量，支持ASIL-B等級的功能安全ISO26262標準，具備高安全、低失效、多IO、低成本等諸多優勢，工作頻率最高可達180MHz，工作輸入電壓范圍為2.7V~5.5V，休眠電流≤200uA（可喚醒），典型工作電流≤50mA，符合AEC-Q100grade1認證標準（汽車級），還滿足企業宇航級的SEU（單粒子效應）和SEL（單粒子鎖定）相關指標要求，采用LQFP144封裝工藝。

（二）ADC模塊概述

在AS32S601中共有3個ADC模塊，其ADC采用逐次逼近型模擬數字轉換器，分辨率為12bit，最多支持16路外部通道。該ADC支持單次、連續、掃描或間接轉換等多種工作模式；具備模擬監控器功能，可監測輸入電壓是否超過用戶設定的電壓范圍，并能在超出范圍時發送中斷。ADC轉換結果可按照左對齊或右對齊的方式存儲在16位數據寄存器中。

二、測試目的

本次測試旨在通過交流耦合電路對AS32S601的ADC模塊進行性能評估，確保其在交流信號輸入場景下，能夠準確、穩定地完成模數轉換任務，為后續在音頻、高頻信號采集以及交流耦合數據鏈路等實際應用場景中的可靠應用提供數據支撐。

三、交流耦合電路設計

（一）電路拓撲

典型的交流耦合電路由電容（C）和電阻（R）組成，接在信號源與ADC輸入之間，具體連接方式為：信號源→[C]→[R]→ADC輸入，同時電容另一端接地。電容（C）建議選擇低ESR的陶瓷電容或薄膜電容，容量范圍在1μF10μF之間；電阻（R）需匹配ADC輸入阻抗，通常在50Ω10kΩ之間。

（二）參數計算

截止頻率（fc）：它是信號衰減-3dB的頻率點，計算公式為fc=1/(2πRC)。根據目標頻段來確定合適的R和C值。

電容選擇：要確保容抗（XC=1/(2πfC)）在目標頻段遠小于R。對于低頻信號（如音頻20Hz~20kHz），選用較大電容（≥1μF）；對于高頻信號（>1MHz），選用小電容（如0.1μF），同時注意寄生電感的影響。

電阻選擇：需大于信號源輸出阻抗，避免信號衰減；且要小于ADC輸入阻抗，防止電壓分壓。

四、測試步驟

（一）硬件連接

按照電路圖準確連接信號源、耦合電路和ADC，確保各連接點接觸良好，無虛焊、短路等情況。

仔細核對信號源輸出阻抗與耦合電路的匹配情況，避免因阻抗不匹配導致信號傳輸異常。

認真檢查ADC輸入范圍，確保所輸入的測試信號不會超出ADC的量程，防止損壞ADC模塊。

（二）信號輸入

測試信號可選擇正弦波和方波。正弦波的頻率應覆蓋目標頻段，如100Hz~10kHz，用于評估ADC在不同頻率下的轉換性能；方波則用于驗證ADC的瞬態響應能力，觀察其對信號突變的捕捉效果。

對幅值進行合理設置，確保信號幅值在ADC量程內，例如±1V，避免因幅值過大或過小影響測試結果的準確性。

（三）數據采集

根據ADC的性能參數和測試要求，合理配置ADC采樣率，應滿足≥2倍信號最高頻率，遵循奈奎斯特準則，以確保能夠準確還原信號。

采集足夠數量的樣本，一般建議采集10個周期以上的數據，以便后續進行詳細的數據分析，提高測試結果的可靠性。

五、數據分析

（一）時域分析

波形完整性：仔細檢查采集到的信號波形，觀察是否存在失真現象，如電容是否導致相位延遲等情況，若波形出現失真，需進一步分析原因并優化電路或測試參數。

幅值衰減：對比輸入信號和輸出信號的幅值，驗證在截止頻率外的衰減情況是否符合預期，分析幅值衰減對ADC轉換精度的影響。

（二）頻域分析

FFT分析：運用快速傅里葉變換（FFT）對采集到的數據進行頻域變換，檢查信號頻譜是否純凈，是否存在諧波失真等異常情況。重點關注截止頻率處的-3dB衰減情況，驗證交流耦合電路的頻率響應特性是否符合設計要求。

THD（總諧波失真）：計算基波與諧波的功率比，通過THD指標評估ADC對信號的線性轉換能力，一般要求THD≤-60dB（0.1%），若超出該范圍，需深入分析原因并采取相應措施進行優化。

（三）關鍵指標

六、常見問題與解決

（一）信號幅值衰減過大

原因可能是電容容值過小，導致容抗（XC）過大；或者是電阻選擇不當，與ADC阻抗不匹配。

解決方法為增大電容值或減小電阻值，同時需重新檢查信號源輸出阻抗，確保其與耦合電路良好匹配。

（二）低頻信號失真

低頻信號失真往往是由于截止頻率過高，通常是電容值太小所致。

針對該問題，應重新計算截止頻率，根據實際需求選用更大容量的電容，以降低截止頻率，改善低頻信號的傳輸特性。

（三）高頻噪聲增加

高頻噪聲增加可能是電容寄生電感引起的諧振現象。

解決辦法是選用高頻特性優良的電容，如NP0陶瓷電容，其具有較低的寄生電感和介質損耗，能夠在高頻段保持較好的性能。

七、結論

通過本次基于AS32S601的ADC模塊交流耦合測試，全面評估其在交流信號輸入場景下的轉換性能。在測試過程中，嚴格按照規范設計交流耦合電路，合理設置測試信號參數，運用科學的數據分析方法對采集到的數據進行深入挖掘。

附錄

電路圖示例

[信號源]---[C]---[R]---[ADC]

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GND

參考元件選型

審核編輯 黃宇