1，差分信号：

https://baike.baidu.com/item/%E5%B7%AE%E5%88%86%E4%BF%A1%E5%8F%B7/8536623?fr=aladdin

输入阻抗

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。

因此，我们可以这样认为：

如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；

如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好。

（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。

输出阻抗

无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/ 放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”一问）。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的

单片机AD采样阻抗匹配

单片机AD采样相当于对一个容值很小的电容进行充电，外部阻抗（输入到AD口的信号调理电路的输出阻抗）大时，可能在采样时间内会出现电容还没充满的情况，这样便会出现采样误差。显然阻抗匹配跟采样时间有关系，采样时间越短，就要求AD输入阻抗越小。一般AD采样阻抗匹配在单片机的datasheet会有详细介绍。对于阻抗大的传感器可以采用电压跟随器、缓冲器等运算放大器电路改善阻抗匹配问题，使得阻抗变小输入到ADC中 。使用运放做一个电压跟随器，这样可以减小信号源的阻抗效应。因为放大器具有很高的输入阻抗和非常低的输出阻抗

2，模拟信号源阻抗对ADC的影响是什么

这里我们简单地把在信号源与ADC引脚之间的阻抗或者说两者之间的串行电阻(RAIN)称之为外部信号源电阻。在ADC转换部件内部，还有个开关电阻(RADC)和采样保持电容CADC。这个开关电阻可以理解为ADC转换过程中开关电路导通时的等效电阻，其大小一般就几K上下，视具体的芯片而定。

关于这个开关电阻和采用保持电容以及可允许的最大信号源电阻(RAIN)的取值范围，在STM32芯片的数据手册里都有明确介绍。比如我们可以从STM32F407的数据手册中ADC特性参数部分可以看多许多与ADC特性有关的数据。

从表格中可以到ADC能接受的最大外部触发频率，最大外部输入阻抗RAIN【50K欧姆】，以及内部ADC通道的采样保持电容的典型值【4pf】等。

在做AD转换时，信号源通过外部输入电阻和内部开关电阻【RADC + RAIN】对采样保持电容CADC进行充电，正常情况下，直到采样电容上的电压被充到与外部待测信号一致后再进行AD转换才合理。显然，对采样保持电容CADC的有效充电由外部电阻和内部开关电阻之和所控制,因为那采样保持电容是固定的。

其充电时间常数是tc =(RADC + RAIN) × CADC。

那么，如果内部采样时间【Ts】小于采样保持电容CADC通过RADC + RAIN 的有效充电的时间【tc】，则经过ADC转换得到的数值会小于实际数值, 这时就会产生AD误差。

这种情形下如何应对呢？

1、软件上调整内部采样时间。STM32 ADC的采样时间可以软件配置。调整范围从几个时钟多达几百个ADC时钟，这样便于尽量满足各类充电时间的实际需要。

2、硬件上调整外部信号源的电阻，通过调整信号源电阻而改变RC充电时间，进而与实现采样时间相匹配。

关于这个信号源电阻最大允许值，我们可以根据手册中给定的公式进行计算。不过，一般来讲无须用这个公式做多么精确的计算。倒是可以通过公式看出可允许的最大外部信号源电阻与哪些因素有关，它们之间有些什么样的数学关系，这样便于我们分析、估算和判断。何况，各stm32芯片的数据手册里往往都有基于不同采样时间下可接受的最大信号源电阻推荐值，可供我们参考使用。

整体上，较大的外部信号源输入电阻往往需要较长的采样时间与之相匹配。同时，它还跟ADC时钟、ADC转换的分辨率等有关。

总体上讲，在ADC应用中加大采样时间或减小信号源电阻对于提高ADC结果的精度是有利的。当然，在实际应用中我们往往需要结合具体情况，灵活地综合考虑。

因为加大采样时间，势必会导致转换速率的下降，有些对转换速率有要求时，加大采样时间可能就行不通。所以，除了加大采样时间的调整外，我们还可以考虑减小外部信号源电阻，但有些情况下一味减小信号源电阻又可能带来其它困扰，比如功耗方面的挑战。所以，我们在具体应用中可以依据不同的需求做调整、做取舍和平衡。

刚才提到，我们可以通过加大内部采样时间来与外部充电时间相匹配，但是，当外部信号源电阻超过一定限度时，由于STM32芯片内部采样时间的调整也是有限度的。当过了这个度后，加大采样时间也就无能为力了。

实际ADC应用中,有人在外部随随便便弄个几百K、甚至几兆的电阻在信号源与采样脚之间，因为这时候信号源电阻超过了芯片允许的范围，即使你再怎么加大采样时间也解决不了问题。

当然，我们还有种方法。使用运放做一个电压跟随器，这样可以减小信号源的阻抗效应。因为放大器具有很高的输入阻抗和非常低的输出阻抗，它把信号源电阻RAIN与内部开关电阻RADC隔离开来，这样就避开了因信号源电阻过大导致外部充电时间偏长，而内部采样时间又难以匹配的问题。

小结，我们在使用STM32芯片的ADC功能时，因为外部充电时间与内部采样时间不匹配，准确的说外部充电时间长于内部采样时间，导致采样电容没有被充分充电而产生ADC误差是非常常见的情形。,

3，AD转换输入阻抗问题概括

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ADC输入阻抗和输入源阻抗

ADC转换的输入阻抗，指的是ADC外部的模拟输入源的输入阻抗，即外部模拟源的输出阻抗，针对各种ADC转换类型的不同，对于外部的输入阻抗有不同的要求。

1:SAR型ADC 这种ADC内阻都很大，一般500K以上。即使阻抗小的ADC，阻抗也是固定的。所以即使只要被测源内阻稳定，只是相当于电阻分压，可以被校正。
  2:开关电容型，如TLC2543之类。他要求很低的输入阻抗用于对内部采样电容快速充电。这时最好有低阻源，否则会引起误差。实在不行，可以外部并联一很大的电容，每次被取样后，大电容的电压下降不多。因此并联外部大电容后，开关电容输入可以等效为一个纯阻性阻抗，可以被校正。
  3：FLASH.html">FLASH型（直接比较型）。大多高速ADC都是直接比较型，也称闪速型（FLASH），一般都是低阻抗的。要求低阻源。对外表现纯阻性，可以和运放直接连接
  4：双积分型大多输入阻抗极高，几乎不用考虑阻抗问题
  5：Sigma-Delta型。这是目前精度最高的ADC类型，也是最难伺候的一种ADC。重点讲一下要注意的问题：
  a.内部缓冲器的使用。SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，必须有低阻源。所以为了简化外部设计，内部大多集成有缓冲器。缓冲器打开，则对外呈现高阻，使用方便。但要注意了，缓冲器实际是个运放。那么必然有上下轨的限制。大多数缓冲器都是下轨50mV，上轨AVCC-1.5V。在这种应用中，共莫输入范围大大的缩小，而且不能到测0V。一定要特别小心！一般用在电桥测量中，因为共模范围都在1/2VCC附近。不必过分担心缓冲器的零票，通过内部校零寄存器很容易校正的。
  b.输入阻抗问题。SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，在低阻源上工作良好。但有时候为了抑制共模或抑制乃奎斯特频率外的信号，需要在输入端加RC滤波器，一般DATASHEET上会给一张最大允许输入阻抗和C和Gain的关系表。这时很奇怪的一个特性是，C越大，则最大输入阻抗必须随之减小！刚开始可能很多人不解，其实只要想一下电容充电特性久很容易明白的。还有一个折衷的办法是，把C取很大，远大于几百万倍的采样电容Cs(一般4~20PF),则输入等效纯电阻，分压误差可以用GainOffset寄存器校正。
   c.运放千万不能和SigmaDelta型ADC直连！前面说过，开关电容输入电路电路周期用采样电容从输入端采样，每次和运放并联的时候，会呈现低阻，和运放输出阻抗分压，造成电压下降，负反馈立刻开始校正，但运放压摆率(SlewRate)有限，不能立刻响应。于是造成瞬间电压跌落，取样接近完毕时，相当于高阻，运放输出电压上升，但压摆率使运放来不及校正，结果是过冲。而这时正是最关键的采样结束时刻。
   所以，运放和SD型ADC连接，必须通过一个电阻和电容连接（接成低通）。而RC的关系又必须服从5.c里面所述规则。
   d.差分输入和双极性的问题。SD型ADC都可以差分输入，都支持双极性输入。但这里的双极性并不是指可以测负压，而是Vi+ Vi-两脚之间的电压。假设Vi-接AGND，那么负压测量范围不会超过-0.3V。正确的接法是Vi+ Vi- 共模都在-0.3~VCC之间差分输入。一个典型的例子是电桥。另一个例子是Vi-接Vref，Vi+对Vi-的电压允许双极性输入

4，STM32采集AD的输入阻抗问题

https://blog.csdn.net/xzq413520903/article/details/111031111

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