Question

正在处理一个使用 STM32F103 的项目，需要测量几个外部电压。我有一个简单的分压器设置，如所附电路，但分压器的输出却出奇地不同，我无法计算。

我计算出输出电压约为 2.9 V，但在 PCB 上却只有 1.9 V。有什么想法吗？这是什么原因造成的？我尝试通过断开连接到 MCU 的线路来测量分压器的输出，但结果相同。

电阻值正确（用万用表测量）。我还应该看什么来调试它？

齐纳二极管数据表在此处

============= 更新 ==============

经过进一步调试，我发现齐纳二极管正在降低电压。齐纳二极管反向电流？但数据表上说只有 20 µA。

Accepted Answer

5 伏以下的齐纳二极管具有软拐点，如下图所示的 SPICE 模拟所示。SPICE 库来自 ROHM 的 BZX84C3V3LY 3.3V 齐纳二极管。

X 轴是流过齐纳二极管 U1 的电流，Y 轴是齐纳二极管两端的电压。上面的电路符合您的值。流过齐纳二极管的电流约为 65 uA，这在 R1 和齐纳二极管两端产生约 1.85 V 的电压。

您的电路中使用的齐纳二极管的特性会略有不同，但这显示了低压齐纳二极管所期望的软拐点。

我猜你是想保护输入电路免受电压尖峰的影响。如果你不需要宽带宽，你可以在原理图中的 R38 上使用一个较大的电容器（可能是 1 uF）。另一种技术是使用偏置二极管，如下所示。你可能想要使用肖特基二极管并将 D2 连接到输入电路的电源。

^{– 使用}

Answer 2

低压齐纳二极管是糟糕的设备。请参阅我几年前的

如果要保护输入免受过压影响，通常的配置是将标准硅二极管连接到正极轨。这样做的缺点是将电压限制在略高于正极轨的水平。二极管和设备之间的串联电阻将限制流入设备的任何电流。

如果您确实必须在导轨处或导轨以下进行夹紧，那么请将二极管置于您产生的略低于导轨的电压，而不是导轨。

从我的图表中可以注意到，LED 在低电压下的漏电流比齐纳二极管低得多，但即使使用蓝色或白色 LED 也无法完全达到 2.9 V 的阈值。

这是仅使用一个额外电阻的修改。它允许您使用更高的电压，从而降低泄漏的齐纳二极管。

^{– 使用}

我没有对 5/6/7 V 齐纳二极管的漏电流进行任何测量，但它应该更好，并且很容易进行测量。

真是聪明的解决方案。我对电阻值做了一些更改，将 0 – 12V 缩放到 0 – 3.3V（大约）。新值为 R1=68K、R2=18K、R3=33K。这给了我想要的输出。但阻抗越来越高。等效戴维南真的很高。MCU 建议 ADC 的最大阻抗为 50K。降低阻抗，采样速度更快。 — 
(R1=68K、R2=18K、R3=33K) 的戴维宁等效值为 23k，低于您的阻抗限制。如果您想要更低的阻抗，可以添加外部电容器，这将限制您的带宽 —

Answer 3

您还应该考虑允许的最大外部阻抗（除了齐纳二极管的问题）。

使用较低的电阻值（例如 6.8 kΩ 和 2.2 kΩ）可以立即改善 ADC 读数。但是，如果您希望通过分压器保持非常低的电流，则可能需要使用电压跟随器。

来自，第5.3.18 章 – 12 位 ADC 特性。

例子：

Answer 4

1μA 电流通过 1MΩ 时，电压下降 1V。

分压器的源阻抗约为 20kΩ。

20E3 * 20E-6 = 0.4伏

这与您测量的偏差不太远。

鉴于分压器的阻抗相对较高，因此没有必要“保护” MCU。电压必须远高于 12V 才会造成任何问题。MCU 已经具有输入保护二极管，可达到 3.3V 和 0V。除非数据表另有说明，否则您可以将 1mA 电流通过这些二极管而不会造成太大损害。

Answer 5

启用下拉电阻也会导致这种行为，下面是一个简要示意图：

假设您意外地启用了 RPD。与 R38 的并联电阻连接将降低分压器的下半部分。让我们查看RPD 的：

它给出的值为 40k +-10k，因此我们假设为 40k 并计算 R38 和 RPD 的组合电阻：

R38 || RPD = 22k || 40k = ~14k2

现在让我们计算分压器的电压：

（14k2/82k2）* 12V = ~2,07 伏

这几乎就是您的电压表所显示的，现在考虑到其他答案中提到的二极管的泄漏以及内部电阻的巨大公差，那么您将下拉电阻留在上面是合理的。

我检查过……ADC 引脚没有启用上拉或下拉。实际上，我使用 mxcube 进行编码，它们的接口不允许我为 ADC 引脚启用上拉或下拉。这肯定是齐纳二极管的问题，因为移除它后，我得到的电压为预期的 2.9V。谢谢。 —

adc – 分压器输出错误

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