前阵子手上有个项目，板子用的是 imx6ull，外挂一颗 12 位的 ADC（型号就不点名了，SPI 接口，最高 1Msps），要采一路 0~5V 的传感器信号，做温度监控。按理说 12 位，参考电压 3.3V，理论分辨率 3.3/4096 ≈ 0.8mV，算下来精度挺够用的。
结果实测出来的数据，跳动得厉害。同一个稳定输入，采 100 个点，最大值和最小值能差出 40 多个 LSB，换算成电压差不多 30 多 mV。这还只是静态输入，动起来更没法看。
我一开始以为是传感器本身噪声大，换了个稳压源直接灌电压，还是跳。又怀疑是 SPI 时序问题，拿逻辑分析仪抓波形，时序干干净净。折腾了小半天，才意识到问题不在"采"，而在"采之前"和"采之后"。
今天就把我踩过的这几个坑捋一遍，都是那种不显眼、但真能把精度吃掉的隐形杀手。
一、相关知识点
先把这个 ADC 的基本情况说清楚，后面才好展开。
这颗 ADC 是逐次逼近型（SAR），12 位，内部采样保持电容大概几 pF 量级，输入阻抗不算高。数据手册里写了一句很关键的话：建议源阻抗小于 1kΩ。这句话我当时扫了一眼就过去了，后来才知道这是第一个坑的根源。
再一个概念是有效位数（ENOB）。12 位是标称分辨率，但实际能用的位数往往要打折。ENOB 才是你真正能信的数。一个 12 位 ADC，如果 ENOB 只有 9 位，那后 3 位基本就是噪声，跳来跳去很正常。
还有参考电压。很多人默认 VREF 就是电源电压，稳得很。其实 VREF 上的任何纹波、噪声，会 1:1 地反映到转换结果里。VREF 抖 1mV，输出就跟着抖。
最后是数字滤波。采样值不是采完就能用的，尤其低频信号，过采样 + 平均是最便宜有效的降噪手段。
二、解决过程
1、先查源阻抗
我回到原理图，看传感器到 ADC 输入之间串了什么。结果发现中间串了个 10kΩ 的电阻做限流保护，还并了个 100nF 电容到地。
这就坏了。10kΩ 远大于手册建议的 1kΩ。SAR ADC 采样瞬间，内部采样电容要在很短时间内充到输入电压，源阻抗太大，充电不充分，采到的值就偏低，而且每次偏低程度还不一样——这就是跳动的来源之一。
处理办法有两个：一是降低源阻抗，二是加缓冲运放。我先把 10kΩ 换成 1kΩ，实际测试还是不行呀，跳动是小了点，但还有 20 多个 LSB。折腾了大半天才发现，问题不止这一个——那个 100nF 电容和 1kΩ 电阻构成了 RC，时间常数 100μs，而我的采样率是 10ksps，间隔 100μs，电容根本来不及跟上信号变化，反而在动态时拖后腿。把电容改成 1nF 之后，静态跳动降到 10 个 LSB 以内。
2、查参考电压
源阻抗搞定后，还剩 10 个 LSB 左右的跳动。我拿示波器（AC 耦合，20mV/div）量 VREF 引脚，果然看到一条毛刺，峰峰值大概 15mV，频率跟 SPI 时钟对得上。
原因是我图省事，VREF 直接接的 3.3V 数字电源，跟 MCU、SPI 共用。SPI 一通信，电源上就有开关噪声，VREF 跟着抖。
改法：VREF 单独走一路 LDO，输出并 10μF 钽电容 + 100nF 陶瓷电容，就近放。改完再量，VREF 纹波降到 2mV 以内，采样跳动降到 3~4 个 LSB。
这里插一句，很多人喜欢在 VREF 上并大电容，觉得越大越稳。其实要看 LDO 的环路稳定性，有些 LDO 对输出电容的 ESR 有要求，乱并反而会振。我这次是照着 LDO 手册推荐的容值来的，没敢乱来。
3、软件上做平均滤波
硬件改完，静态已经不错了。但实际工况下还是有零星跳点，尤其是电机一启动，干扰就上来了。
软件上加了个简单的中位值平均滤波：连续采 16 个点，去掉最大最小各 2 个，剩下 12 个求平均。代码大概这样：
#defineN16staticintadc_filter(intraw[N]){inti,j,tmp,sum=0;/* 冒泡排序，N 小无所谓 */for(i=0;i<N-1;i++)for(j=0;j<N-1-i;j++)if(raw[j]>raw[j+1]){tmp=raw[j];raw[j]=raw[j+1];raw[j+1]=tmp;}for(i=2;i<N-2;i++)sum+=raw[i];returnsum/(N-4);}实测输出：
滤波前: 2048 2051 2045 2053 2047 2050 2044 2052 ... 滤波后: 2048 2048 2049 2048 2048 2048 2049 2048 ...跳动从 ±5 LSB 压到 ±1 LSB。代价是响应变慢，16 个点按 10ksps 算，延迟 1.6ms。对温度这种慢变量完全无所谓，但如果你采的是快速信号，这个滤波就得慎用，或者换成滑动平均。
4、顺手查了下地
最后还发现一个细节：ADC 的模拟地和数字地，我在板子上是单点连的，但连的位置离 ADC 有点远，中间走了段细线。把它改到 ADC 芯片正下方用 0 欧电阻单点连接，又好了那么一点点。
这一步收益不大，但属于"该做对"的事，顺手做了。
三、结果和遗留
三处改完，最终静态跳动控制在 ±2 LSB 以内，动态（电机启停瞬间）最大 ±5 LSB。按 3.3V/4096 折算，大概 ±1.6mV，对这个温度监控场景够用了。
遗留问题也有：我这套改动是在现有板子上飞线验证的，正式版还得改 PCB。另外那个 1nF 采样电容的取值，跟采样率和源阻抗强相关，换颗 ADC 就得重新算，不能照抄。
参考资料主要是这颗 ADC 的数据手册（重点看"Source Impedance"和"Reference Input"两节），还有 TI 那篇讲 SAR ADC 前端设计的应用笔记，网上搜"SAR ADC front-end design"就能找到。感谢写这些文档的工程师，真是省了我不少事。
我这方面也就学了点皮毛，上面这些结论都是在自己板子上实测出来的，换个平台不一定完全适用。有踩过类似坑的朋友，欢迎留言交流，说不定你那个坑我还没遇到呢。
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