影响AFE采样精度的因素——电阻

前面写AFE起了个头，借着热度，再写一篇。

我们用采样芯片最重要的原因就是精度高，但也要小心使用，因为整个采样电路上面的各个环节都有可能造成采样精度偏差，比如采样链路上面的电阻。

先看下面的采样电路简图，采样链路上面的电阻都有哪些呢？

在上图中，r代表电芯的内阻和电芯铜排连接阻抗之和；Rc代表连接器的接触阻抗与外部采样线束的阻抗之和；Rm代表厂家推荐的采样通道串联电阻；Ri代表AFE内部的等效电阻。r一般是μΩ级别，Rc一般是mΩ级别，Rm是100Ω到10KΩ，Ri是MΩ级别。

Rc是采样线阻抗与连接器的接触电阻之和，它最恶劣的情况是开路，但一般AFE都有断线检测机制，可以识别出来此故障；另外一种情况就是连接不良，此时阻抗可能很大，我们就要当心了，当Rc阻抗与Ri可以比拟时（如下图，省略了一部分电阻），就会对电芯进行分压，进而造成电压采样结果出现偏差。

上面这种情况在日常测试中也经常出现，比如在使用电池模拟工装时，如果工装上同一个通道，并联接入很多采样线束的话，就很容易出现采样偏差，原因就是接触不良。

另外，即使Rc接触良好，我们也要注意一种情况，就是AFE的供电线与采样线共用问题。具体如下图，因为AFE需要由电芯供电，电流大概为10mA左右，如果它与采样线共用一条线，就会在在Rc上面有个压降，可能会造成采样偏差，大家可以去计算一下。

所以很多产品实际单独走了一条线，用来供电，如下图；当然，别忘记还有一条供电地线。这样操作实际可能会引入另外一个问题，就是断线检测正确识别问题，需要特别确认。

Rm是采样通道上面的串联电阻，一般厂家会有推荐范围；厂家的推荐值我想主要是三方面考虑：一是设置固定的滤波截止频率，匹配AFE内部的滤波采样电路与时间，实现高精度；例如ADI推荐的Rm为100Ω，TI推荐是100Ω～1KΩ，NXP推荐的更大。二是考虑AFE通道的漏电流问题，如果漏电流大的话，Rm一定不能太大，否则会在Rm处产生足以影响采样精度的压降。第三就是热插拔防护，这个后面有机会再细聊。

Ri是指AFE采样通道内部的等效电阻，厂家可能会以通道漏电流的形式给出。它的大小直接影响采样精度，因为它与Rm的乘积就是通道上面的压降；下图分别是TIADINXP规格书中漏电流的标称值；所以如果想在电路中加稳压管进行热拔插防护的话，一定要选择好稳压管的漏电流。

r是电芯内阻与铜排阻抗的和，随着电芯的充电或放电，流过r的电流是双向的，所以在r上就会有一个压降±ΔV，这在前面一篇里面也提过；实际AFE采集到的电压值是±ΔV与电芯OCV的叠加后的值；所以当r变大后，就可能影响采样精度，更严重者，可能或损坏通道，原理很简单。

还有一种比较极限的情况是r断路，如下图，此时会涉及一种很危险的场景：当r断开后，整个高压就落在了断开的那个通道上面，接着就会烧毁此通道，这是很危险的事情；所以我们在设计时尽量不要跨接模组进行采样，不过有些模组真是避免不了，那就需要在连接处下功夫了。

总结：

这一篇基本介绍了AFE采样电路所涉及到的各处电阻，知道它们的存在只是第一步，更重要是怎么处理好这些电阻；借着周末，我又写了一些字，也画了一些图，可能没有多少人能看见这个，但希望看见的人，对您的设计有所帮助。