為實現高分辨率、低延遲的信號采集，ADC硬件設計需從電路拓撲、器件匹配到供電方案全面優化。下面將系統闡述關鍵設計策略，助力工程師構建高效可靠的模數轉換系統。

本文主要從硬件設計的角度，分享Air8101工業引擎ADC設計中的一些關鍵注意點，軟件開發方面不做深入探討。

一、Air8101外部ADC說明

1.1 外部ADC相關管腳

Air8101有10路外部ADC，相關管腳參考下圖橙色方框標注：

注意這些ADC管腳存在復用功能：

除了可以作為ADC使用之外，還可以用作GPIO、UART、PWM、I2C、SPI、RGB等功能。

項目設計時，如果用作其他復用功能，就不能作為ADC使用。

Air8101管腳復用表下載：https://docs.openluat.com/air8101/product/shouce/

Air8101有ADC1、ADC2、ADC3、ADC4、ADC5、ADC6、ADC10、ADC12、ADC13、ADC14，一共10路外部ADC。

這10路ADC復用的對應關系為：

ADC1對應ADC10；

ADC2對應ADC12；

ADC3對應ADC13；

ADC4對應ADC14；

ADC5和ADC6，沒有對應的其他ADC通道；

這里的對應關系如何理解呢？

以ADC1對應ADC10為例，意思是在Air8101內部，ADC1和ADC10是同一個ADC通道，ADC1和ADC10不能同時使用。

1.2 電壓測量要點

Air8101的外部ADC分辨率為12bit；測量電壓范圍為0到2.4V，不支持內部分壓。

1）測量不超過2.4V的外部電壓時：

如果外接電路的被測電壓不超過2.4V，被測電壓可以直連ADC，不需要做任何電路處理；

2）測量超過2.4V的外部電壓時：

如果外部電路的北側電壓超過2.4V，必須將外部電壓使用電阻分壓，使掛在ADC上的電壓不超過2.4V。

那么，分壓電阻怎么選擇呢？

首先，取決于被測電壓的值，測量最大電壓5V和最大電壓12V時的分壓電阻肯定是不一樣的；

其次，電阻一定要使用1%精度，這樣才能盡可能的使分壓比符合要求；

再次，可以在ADC輸入處增加1個濾波電容，抑制高頻噪聲，避免ADC讀數波動。

以上都是經驗之談，現在我們以被測外部電壓為5V，分壓后掛在ADC上的電壓為1.5V，來舉例說明：

▼ 分壓電阻示例 ▼

分壓比要求：

Vout/Vin=1.5V/5V=0.3，

即：R2=0.3×(R1+R2)，

解得R1:R2≈2.33:1。

推薦電阻值：

上拉電阻 R1=2.4MΩ（±1%精度）

下拉電阻 R2=1.0MΩ（±1%精度）

實際分壓比：

1.0MΩ/(2.4MΩ+1.0MΩ)≈0.294，

5V分壓后為5V×0.294≈1.47V，滿足量程不超過2.4V的要求；

相應的，假設通過ADC測得的電壓值時1.47V，則可以換算出來被測電壓值為：

1.47V/0.294=5V；

需要特別指出的是，即便使用MΩ級別的電阻，系統也會存在固定的功耗浪費：

總電流： I=5V/(2.4MΩ+1.0MΩ)≈1.47μA

總功耗： P=5V×1.47μA=7.35μW

功耗極低，適合電池供電的低功耗場景。

二、Air8101內部ADC說明

2.1 一路用于檢測VBAT電壓的ADC

Air8101內部占用了一路ADC，用于檢測VBAT引腳的電壓：

不需要外接任何硬件電路，直接通過軟件API讀取VBAT電壓即可；

電壓測量范圍：2.5V-4.35V；

可以使用如下代碼讀取VBAT電壓：

2.2 一路用于檢測CPU溫度的ADC

Air8101內部占用了一路ADC，用于檢測CPU的溫度：

不需要外接任何硬件電路，直接通過軟件API讀取即可；

溫度測量范圍：-40°C ~ +85°C；

可以使用如下代碼讀取CPU溫度：

三、硬件設計參考

提供完整的Air8101硬件開發參考設計（以太網、攝像頭、音頻功放、RS485、RS232、ADC等），以及電源設計總體說明，可參考下方鏈接詳細說明。

Air8101最新硬件參考設計資料下載：

https://docs.openluat.com/air8101/luatos/hardware/design/reference/

今天的內容就分享到這里了！

審核編輯 黃宇